Analyse des relations entre débits liquides, matières en suspension et turbidités pour une grande diversité de bassins versants

6 mois à partir de Février 2021

La compréhension de l’érosion et du transport sédimentaire présente des enjeux importants en termes de gestion des ressources en sols et eaux de la zone critique. L’érosion hydrique est considérée comme la principale menace pesant sur les sols en générant des pertes irréversibles. Le transfert des matières en suspension (MES) vers l’aval pose des problèmes de dégradation de la qualité des rivières par colmatage du fond et constitue également un vecteur privilégié du transport de nutriments, contaminants ou pathogènes. Les transferts particulaires sont par ailleurs très sensibles aux changements d’usage des terres, aux aménagements ainsi qu’aux changements d’occurrence et de sévérité des précipitations.
La plupart des études ayant cherché à synthétiser les mesures réalisées dans différents contextes portent sur la variabilité spatiale des taux d’érosion sur versants (Cerdan et al., 2010) ou la comparaison de variables intégratives comme les flux sédimentaires dans différents hydrosystèmes (Milliman et Syvitski, 1992 ; De Vente et al. 2011 ; Vanmaercke et al., 2011). En revanche très peu d’études se sont intéressées à comparer les relations entre les variables qui permettent d’établir les flux, i.e. débit liquide, MES et turbidité, alors que leur analyse peut apporter des éclairages sur les processus hydrosédimentaires, notamment en explorant leur variabilité temporelle (Vercruysse et al., 2017).
Au sein des infrastructures de recherche OZCAR et RZA, de nombreux observatoires réalisent des mesures des débits liquides, des turbidités et/ou des mesures ponctuelles de concentrations en MES aux exutoires de bassins versants. Ces jeux de données peuvent permettre d’aborder les questions suivantes : i) Existe-t-il des signatures temporelles (évènement-saison-année) dans les relations débits-MES-turbidités, ii) Est-il possible d’identifier des facteurs de contrôle responsables de la variabilité de ces relations entre les différents sites ?
Un premier travail réalisé au printemps 2020 a permis de créer une base de données des séries temporelles de ces 3 variables avec, pour certains sites, des données disponibles en continu à haute résolution temporelle et, pour d’autres, des données plus ponctuelles. En parallèle un travail de synthèse des caractéristiques de sites (tailles des bassins versants, pentes, pédo-géo-morphologie, usage des sols, forçages météorologiques, …) a été initié. Les objectifs du stage sont donc :
• de finaliser la collecte d’informations sur les descripteurs de sites,
• d’évaluer avec les responsables des sites pour lesquels seules des mesures ponctuelles sont disponibles si et/ou comment des flux de MES peuvent être estimés,
• de calculer pour un maximum de sites des indicateurs de la variabilité des flux sédimentaires en s’inspirant de l’approche proposée par Meybeck et al. (2003),
• afin de faire le lien entre ces indicateurs de variabilité des flux sédimentaires et les descripteurs des sites.

Références :
Cerdan et al. 2010. Rates and spatial variations of soil erosion in Europe : A study based on erosion plot data. Geomorphology 122 : 167-177.
De Vente et al. 2011. Factors controlling sediment yield at the catchment scale in NW Mediterranean geoecosystems. Journal of Soils and Sediments 11 : 690–707.
Meybeck et al. 2003. Global variability of daily total suspended solids and their fluxes in rivers. Global and Planetary Change, 39(1–2), 65–93. https://doi.org/10.1016/S0921-8181(03)00018-3
Milliman et Syvitsky 1992. Geomorphic/Tectonic control of sediment discharge to the ocean : the Importance of small mountainous rivers. Journal of Geology, 100 : 525-544.
Vanmaercke et al. 2011. Sediment yield in Europe : Spatial patterns and scale dependency. Geomorphology 130 : 142-161.
Vercruysse et al. 2017. Suspended sediment transport dynamics in rivers : Multi-scale drivers of temporal variation. Earth-Science Reviews 166 : 38-52.