Traitements des données de LiDAR topobathymétriques

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Le fleuve Loire

Le bassin versant et l’hydrologie de la Loire

La Loire est le plus grand fleuve de France avec un linéaire de 1020 km et une surface de bassin versant de 117 000 km² représentant 1/5ème du territoire français (Moatar et al., 2016). Elle prend sa source au Mont Gerbier-de-Jonc dans le massif des Cévennes et se jette dans l’océan Atlantique à Saint-Nazaire. Son orientation suit un axe SSE-NNO jusque dans l’orléanais, puis elle s’infléchit pour prendre une orientation E-O. La Loire a la particularité de ne pas s’écouler au centre de son bassin versant, en effet elle longe les lignes de partages des eaux avec le bassin versant du Rhône à l’Est et celles avec le bassin versant de la Seine au Nord. Cette configuration lui confère une organisation de ses affluents majeurs assez particulière puisque la majorité est située en rive gauche (Allier, Cher, Indre et Vienne) et un seul en rive droite (Maine). D’un point de vue hydrologique, les crues de la Loire sont de trois types, le premier type de crue est engendré par des précipitations en amont du bassin, dans les Cévennes. Le second est dû aux précipitations provenant de l’océan Atlantique et les plus grandes crues sont issues de précipitation océaniques et cévenoles. La Loire est découpée en trois secteurs : amont, moyen et aval. La Loire amont s’étend des sources au bec d’Allier. Elle s’écoule sur les roches cristallines du massif Central dont l’altération produit la majorité du stock sédimentaire mobilisé par le fleuve (Macaire et al., 2001). La gamme granulométrique de ce secteur est relativement grossière. La rivière dont la pente varie de 0,38 % à 0,07 % dans cette division, est encaissée et s’écoule dans des gorges jusqu’au barrage de Grangent avant de s’élargir et d’acquérir un style méandriforme dans la plaine du Forez. A Nevers le débit moyen est de 178 m3 .s-1 , la crue biennale atteint les 1000 m3 .s-1 et son QMNA moyen est de 35,7 m3 .s-1 (Données Banque hydro). La Loire Moyenne continue sa course du bec d’Allier jusqu’au bec de Maine. A ce stade elle traverse les formations sédimentaires des calcaires de Beauce et Turoniens du bassin Parisien. L’apport de ce substrat à la charge solide est pratiquement nul car les formations carbonatées sont intégralement dissoutes. Ainsi la grande majorité des sédiments charriés sont des sables et des graviers siliceux du massif Central dont le D50 (taille médiane des sédiments) décroit d’amont en aval de 4,6 mm à 0,63 mm (Latapie, 2011). La pente du cours d’eau s’adoucit encore pour atteindre les 0.04 % et la morphologie évolue vers un style avec des structures sédimentaires comme des îles plus ou moins grandes et tout un cortège de formes sédimentaires de tailles variés (barres, dunes, rides). A Blois le module atteint les 358 m3 .s-1 , la crue biennale 1700 m3 .s-1 et le QMNA moyen est de 88 m3 .s-1 (Données banque hydro). Enfin la Loire aval débute du bec de Maine et termine sa course à son embouchure avec l’océan Atlantique à Saint-Nazaire. Elle traverse le massif armoricain composé essentiellement de formations cristallines. De son embouchure jusqu’à la commune de Montjean-sur-Loire, la marée influence fortement la dynamique sédimentaire (Brossé, 1982). La pente décroit encore pour atteindre 0,02%. Le style morphologique de la Loire aval est à chenaux multiple séparés par des îles de grandes tailles. A Nantes le débit moyen est de 868 m3 .s-1 , la crue biennale atteint 3100 m3 .s-1 et le QMNA moyen est de 216m3 .s-1 (Données banque hydro). 

Ecologie de la Loire

Le fleuve Loire est caractérisé par une mosaïque d’habitat très diverse du fait de son étendue et les régions biogéographiques traversées. Ainsi, la Loire traverse en son cours supérieur la région biogéographique continentale. Puis, en son cours moyen et aval elle s’écoule dans la région Atlantique. On retrouve ainsi, une grande diversité floristique et faunistique. Sur son cours moyen et aval on observe un étagement clair de la végétation selon un gradient perpendiculaire à l’écoulement. Aux abords directs du cours d’eau, la végétation est principalement représentée par la strate herbacée composée en très grande majorité d’espèces ligneuses comme le Peuplier noir (Populus nigra) et les Saules (Salix spp.). Ces espèces, notamment, ont une capacité de croissance très forte dans les premiers stades de leur vie et vont avoir un effet sur le transport sédimentaire et par la suite sur la morphodynamique du lit. En effet, le premier phénomène mis en place suite à l’installation de plante de pionnières s’appelle l’effet de peigne, le principe de cet effet consiste en la capture des sédiments suite à la modification par les végétaux des conditions hydrauliques locales. Par la suite, l’accumulation local de sédiment forme des proto-îles qui vont pouvoir être colonisées de nouveaux par de la végétation pionnière. Enfin, avec l’accrétion de matériaux sédimentaires, la proto-île s’élève et les conditions de vie deviennent plus clémentes et permettent l’établissement d’individus plus grands et d’essence différentes. Ce gradient peut à la fois s’observer sur les éléments géomorphologiques internes au cours d’eau mais également sur ses rives. La végétation dans les hydrosystèmes joue un rôle important dans l’organisation paysagère de la rivière mais également dans la manière dont la rivière va évoluer. Il a été montré, par exemple, que l’apparition de la végétation vasculaire au cours des temps géologiques a engendré la formation des systèmes méandriformes.

Organisation des unités morphodynamique de la Loire

La Loire est composée de différentes structures observable à différentes échelles spatiales. Ainsi à une échelle très locale il est possible d’observer des microformes, également appelées rides, dont la hauteur n’excède pas quelques dizaines de centimètre. Ces rides reposent sur des structures similaires mais dont la taille augmente significativement pour atteindre des ordres de grandeurs équivalents à la profondeur d’eau, ces structures sont des dunes (mésoformes). Leur installation est gouvernée en grande partie par les conditions hydrologiques et hydraulique du cours d’eau à un moment donné. Enfin ces structures s’établissent sur des unités sédimentaires de très grande taille dont la longueur est équivalente à la largeur du cours d’eau. Ces macroformes (Church et Jones, 1982) sont appelées barres sédimentaires. Ces barres sont le résultat de l’accrétion de matériaux alluviales suite à des modifications hydrauliques localisées tel que la présence de bosquet de végétation qui peuvent engendrer des protobarres dont la fusion créera une barre (Wintenberger, 2015). Les barres sont généralement engraissées au cours des périodes de crues, et lors de la décrue les barres sont retouchées. On distingue alors une organisation spatiale particulière de la barre avec vers l’aval le front de barre dont l’altitude est élevée et la pente forte, et la queue de barre située plus en amont dont la hauteur est plus faible et la pente plus douce. Enfin, du fait de particularités topographique, des chenaux transversaux apparaissent sur la barre (Bluck, 1979).