Caractérisation du développement des systèmes racinaires ligneux dans les digues

[Departement_IRSTEA]Eaux [TR1_IRSTEA]RIVAGE [TR2_IRSTEA]SEDYVIN [Encadrant_IRSTEA]Vennetier, M. ; Mériaux, P. ; Royet, P.Most countries in the world have an important park of hydraulic structures (dikes and dams), often dated, and sometimes supporting dense woody vegetation. Numerous breaks or failures, during the last three decades, have justified extra studies and, in France, have leaded to a reinforcement of the regulations regarding hydraulic structures safety. Feed-back from managers has highlighted that trees growing on dikes and dams increase erosion risks leading to potential breaks. The work and the analyses of this thesis are aiming at improving our knowledge about the impact of rooted trees on embankments and at estimating the associated risks. For that purpose, we adopted various scales of spatial and temporal observations and realized about ten experimental investigations on site where some 186 trees were excavated with precaution. We studied the characteristics of live root systems at stump scale, root scale and annual ring of growth - and we analysed the phenomenon of root decomposition after the trees were cut down. We have also searched and assessed a technique allowing the detection of woody roots to find those potentially dangerous for the dikes. The synthesis of the observations and the results has allowed to define the characteristics of the potential impacts of the woody root systems on the dikes safety. The size of the tree above the ground (wind effect - leverage) and the structure of the root system (uprooting resistance) influence the external risk of erosion, whereas root architecture (type, dimension and direction), their decomposition state (formation of galleries) as well as material properties (keeping galleries) influence the risk of internal erosion. A first collection of general recommendations of the vegetation's management applicable to dikes and wooded dams is established.La plupart des pays du globe disposent d'un parc important d'ouvrages hydrauliques en remblai (digues et barrages), souvent anciens et supportant une végétation arborescente parfois dense. De nombreuses ruptures ou défaillances d'ouvrages, au cours de ces trois dernières décennies, ont justifié un regain d'études et, en France, un renforcement des réglementations en matière de sécurité des ouvrages hydrauliques. Le retour d'expérience des gestionnaires a mis en évidence que la présence des arbres sur les digues et les barrages en remblai génère des risques d'érosion susceptibles de conduire à leur rupture. L'ensemble des travaux et des analyses développés dans cette thèse ont donc pour but d'améliorer nos connaissances sur l'enracinement des arbres dans les ouvrages hydrauliques en terre et d'évaluer les aléas associés. Pour cela, nous avons adopté différentes échelles d'observations spatiales et temporelles et réalisé une dizaine de chantiers expérimentaux ou quelques 186 arbres ont été dessouchés avec précaution. Nous avons étudié les caractéristiques des systèmes racinaires vivants à l'échelle de la souche, de la racine et du cerne de croissance annuel et analysé le phénomène de décomposition des racines après abattage des arbres. Nous avons également recherché et évalué une technique permettant la détection des racines ligneuses afin de localiser celles potentiellement dangereuses pour l'ouvrage. La synthèse des observations et des résultats a permis de caractériser les impacts potentiels des enracinements d'essences ligneuses sur la sécurité des ouvrages. La dimension de la partie aérienne de l'arbre (prise au vent effet de levier) et la structure des enracinements (résistance à l'arrachement) influencent le risque d'érosion externe, tandis que l'architecture des racines (type, dimension et direction), leur état de décomposition (formation de galeries) ainsi que les propriétés des matériaux (aptitude à conserver les galeries) influencent le risque d'érosion interne. Un premier recueil de préconisations générales de gestion de la végétation applicables aux digues et barrages boisés est établi