PARAMETRES DU MODELE POUR LA SEINE ET LA MARNE

PARAMETRES DU MODELE POUR LA SEINE ET LA MARNE

Digitalisation du profil longitudinal

Le profil de la Seine utilisé dans cette étude repose sur la digitalisation de cartes IGN au 1/25 000 pour la partie continentale du profil (de St-Germain-source-Seine au Havre), et par digitalisation de cartes marines au 1/100 000 pour la partie sous la mer aujourd’hui. La première étape a été la construction d’un tracé en 3D à partir de la digitalisation par tronçons des vallées actuelles (et non du fleuve) ce qui provoque un raccourcissement important de la longueur du profil par rapport à la longueur réelle (on passe ainsi de 776 km pour le fleuve réel à 580km pour le profil digitalisé de la vallée). Les villes et les affluents ont été saisis sur ce profil, ainsi que les altitudes mentionnées sur les cartes IGN. Chaque tronçon est digitalisé en référence au Lambert 1 dans un repère orthonormé, afin de limiter les distorsions. Ces données ont ensuite été transférées sous Gocad, afin de simplifier la procédure d’assemblage des tronçons. Les distorsions dues à la projection Lambert ont ainsi été corrigées à l’aide d’une mise en cohérence avec d’autres repères comme la positions des villages (accessibles sur le site de l’IGN) ou un MNT régional donné par l’Andra. Le profil longitudinal a ensuite été obtenu à partir du profil global 3D: aucun point du profil n’est ajouté, retiré, ou même réordonné. Il y a une correspondance simple entre les points du tracé 3D et ceux du profil longitudinal. Ce profil n’a pas été utilisé directement dans les simulations (en dehors de certains points comme la source ou l’exutoire qui nous ont permis de construire un profil avec un maillage adapté) mais il nous a servi à localiser les villes, les terrasses et les affluents, à placer les stations où ont été mesurés les paramètres hydrologiques, les points où les coefficients ETD d’érosion – transport – dépôts λi changent. Ce profil longitudinal est tracé sur la figure 3.4, sur lequel ont été ajoutées certaines villes repères. 3.1.A-3. La construction des paléo-profils : Exemple du paléo-profil datant du Saalien A partir de l’étude des terrasses exposée précédemment, il est possible de reconstruire des paléo-profils de la Seine, c’est-à-dire l’altitude du lit du fleuve à certains moments donnés du passé. La figure 3.5 présente une reconstitution du paléo-profil de la Seine à partir des données du Saalien supérieur. Nous avons travaillé préférentiellement à partir des altitudes de la base des terrasses, quand elles sont connues, plutôt qu’avec celle du sommet des dépôts. En effet, les corrélations établies à partir de ces altitudes sont moins fiables puisque les terrasses ne sont que très rarement préservés intégralement. Il semble que le paléo-profil de la Seine datant de la fin du dernier stade froid du Saalien devait être très proche de l’altitude actuelle de la Seine. En effet, les paliers d’érosion datant de cette période sont aujourd’hui situés à quelques mètres au-dessus du niveau de l’eau. Si l’on prend en considération la surrection qui a agit sur ce profil depuis 150 à 200 ka, en permettant une élévation d’une dizaine de mètres suivant la valeur choisie, entre 60m/Ma et 80 m/Ma suivant les auteurs (voir la discussion à ce sujet dans la partie 1), on retrouve bien l’écart d’altitude observée aujourd’hui entre le bedrock et ce paléo-profil. Ces données appuient l’hypothèse, que nous avons utilisée dans la suite de cette étude : le profil initial d’une simulation peut être construit à partir du profil d’équilibre (modifié à proximité de la source pour tenir compte de la tectonique). Le profil construit à partir des données de la fin du stade 6 et du stade 5e est très proche du profil actuel qui lui-même est supposé être à l’équilibre, ou presque. 166 Profil longitudinal actuel de la Seine -100 0 100 200 300 400 500 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 x – Abscisse curviligne (km) z – Altitude (m) Troyes Montereau Paris Mantes la Jolie Poses Rouen Le Havre En mer Source Figure 3.4. Tracé du profil longitudinal actuel de la Seine et de quelques villes repères. Reconstitution du paléo-profil à la transition Saalien – Eémien -100 0 100 200 300 400 500 0 200 400 600 800 1000 Abscisse curviligne (km) Altitude (m) Profil actuel de la Seine Paléo-profil transition Saalien -Eémien Figure 3.5. Reconstruction du paléo-profil à la transition Saalien (stade 6)- Eémien

Evolutions spatiale et temporelle de la largeur d’action

La largeur d’action actuelle

La largeur d’action actuelle de la rivière est la largeur sur laquelle la Seine a évoluée au cours de la dernière période climatique soit l’interglaciaire Holocène au sens large (depuis le Dryas jusqu’à aujourd’hui). Cette largeur peut donc être connue à partir de la largeur des dépôts postglaciaires et holocènes, regroupés sous l’appellation Fz sur les cartes géologiques. Cette largeur a été mesurée sur les cartes topographiques au 1/25 000ème et sur les cartes géologiques au 1/50 000ème. Le tableau 3.3 et la figure 3.6 ci-dessous présentent les données utilisées dans les simulations, c’est-à-dire les valeurs obtenues après un lissage des données brutes. Ville Abscisse curviligne (km) Largeur d’action lissée (m) Source 0 25 Amont de Troyes – Champagne humide 100 365 Romilly 150 2500 Amont de Montereau 195 2500 Amont de Fontainebleau 225 350 Proximité de Corbeil 270 400 Maisons-Alfort 290 2000 Paris 310 700 Flins sur Seine 370 700 Tourville 460 750 Vatteville 525 2000 Le Havre 570 10200 En mer (Barfleur) 710 15000 Tableau 3.3. Valeurs lissées de la largeur d’action actuelle de la Seine. À Influence de la lithologie et des points de confluence Afin de tenter d’expliquer les variations spatiales de la largeur d’action de la Seine actuellement, nous avons étudié l’influence de la lithologie et des confluences. En effet, on peut penser que les propriétés des roches et surtout l’érodabilité, influent sur la largeur d’action. La localisation des confluences pourrait également avoir un impact : l’apport ponctuel en eau et en sédiments de la part d’un affluent, ainsi que la migration des points de confluences, peuvent accentuer et accélérer l’élargissement de la vallée. La figure 3.7 permet de voir que dans certains cas, l’accroissement de la largeur d’action correspond à l’arrivée d’un affluent, comme c’est le cas pour la Marne ou l’Yonne. Cependant, cet élargissement est très limité dans l’espace et est très rapidement régularisé. En étudiant la figure 3.8, on peut constater que la lithologie est, dans certains cas, un facteur qui peut expliquer certaines variations de la largeur d’action, comme son augmentation à la traversée des sables et des gypses à l’approche de Paris, ou à celle des sables et argiles de la Champagne humide. Cependant, elle ne permet pas de comprendre toutes les variations, comme celles entre autres, qui ont lieu au sein de la même lithologie (diminution dans le troisième tiers de la Champagne crayeuse) – (voir à ce sujet Brocard et Van der Beek, 2006).

Evolution dans le passé de la largeur d’action

Une bonne approximation des largeurs d’action de la Seine dans le passé est la largeur des terrasses ou nappes alluviales correspondant aux différentes périodes glaciaires. En effet, la mesure de l’extension latérale des alluvions permet d’estimer l’extension latérale maximale qu’a eue la rivière, c’est-à-dire sa largeur d’action. En effectuant des mesures pour différentes périodes de temps, il est possible de reconstituer l’évolution temporelle de la largeur d’action. Ceci suppose que la largeur d’action décroît avec le temps. Dans le cas du Bassin Parisien où les terrasses, étagées, sont plutôt bien conservées, cette méthode permet une estimation globalement plausible de la largeur d’action de la rivière au cours d’une période climatique froide donnée, sous réserve que les terrasses soient bien préservées. Nous avons donc mesuré, quand cela avait un sens, la largeur de la nappe alluviale formant chaque niveau de terrasse. Après les avoir étudiées et groupées suivant leurs âges et/ou leur altitude relative, nous avons pu reconstituer une partie plus ou moins importante de l’évolution de la largeur de la vallée de la Seine le long du profil au cours de divers périodes climatiques froides. Nous avons ensuite extrapolé ces valeurs à tout le profil afin de pouvoir utiliser ces mesures dans les simulations. D’après l’étude des terrasses effectuée et présentée précédemment, on peut penser que la largeur d’action de la Seine au cours du Weichsélien Supérieur et du Tardiglaciaire était proche de la largeur d’action actuelle puisque la nappe grossière mise en place au cours de cette période a été recouverte par les alluvions d’âge Holocène en aval de Paris, en BasseSeine et dans la région Mantaise, et que les limons tardiglaciaires de Montereau sont dans la plaine alluviale actuelle. À Au Weichsélien La figure 3.9 ci-dessous, qui présente la largeur d’action évaluée à partir des dépôts du Weichsélien, nous a permis d’estimer qu’au cours du Weichsélien, la largeur d’action était environ 1,2 fois plus grande qu’actuellement. À Au Saalien Avec la même méthode, nous avons pu estimer qu’en moyenne, la largeur d’action de la Seine au Saalien était 1,5 fois plus grande que la largeur d’action de la Seine actuellement. La figure 3.10 présente les résultats de cette étude pour le Saalien (-250 ka à –130 ka).