Projet HYDRODEMO : Évaluation de l’aléa torrentiel dans les petits bassins versants des Alpes du Nord: Action 3 : Caractériser la production sédimentaire

En zone de montagne, la connaissance de la capacité de production sédimentaire événementielle et annuelle est essentielle dans le diagnostic des aléas torrentiels et la gestion des bassins versants. L'objectif de cette Action est de progresser dans les méthodes de prédiction de cette production solide. L'objet principal de ce rapport est de présenter une nouvelle approche de prédiction basée sur des modèles statistiques multivariés calibrés à partir d'un jeu de données original couvrant 120 bassins versants torrentiels dans les Alpes françaises du Nord. Les données sur la production sédimentaire et l'occurrence d'événements torrentiels ont été collectées sur ces bassins versants grâce aux registres des plages de dépôt et aux archives historiques des gestionnaires des bassins versants. Ces données ont permis d'estimer des volumes de production annuelle moyenne, des volumes décennaux et de référence ainsi que des fréquences d'occurrences d'évènements torrentiels.Sur ces bassins versants, plusieurs caractéristiques morphologiques et hydrométéorologiques ont été calculées (par exemple, les indices de connectivité géologique et sédimentaire, la proportion de zones de productions sédimentaires dans le bassin versant, l'indice de Melton, la pente du cône de déjection, etc.) afin de les relier à la production sédimentaire et à la fréquence d'occurrence des événements torrentiels en utilisant des régressions puissances multivariées et des random forests.Les analyses statistiques montrent que la proportion de zone de production sédimentaire dans les bassins versants est le paramètre principal pour la prédiction des volumes de production et de fréquence d'occurrence d'évènement torrentiel. Dans une moindre mesure, d'autres paramètres tels que l'indice de connectivité sédimentaire, la pente du cours d'eau, l'indice de Melton ou la surface du bassin versant sont corrélés aux volumes de productions sédimentaires et plusieurs formulations de modèles de prédictions ont été développés dans cette étude.Ces modèles se basent sur des indicateurs géomorphologiques relativement simples à caractériser. Ils sont donc rapides et faciles d'utilisation. Leur simplicité les rend aussi simplistes face à la complexité de la nature. Malgré les incertitudes associées aux durées limitées des observations et à la parcimonie des approches retenues, les modèles de prédiction des volumes solides, testés sur quelques torrents situés autour de la région Grenobloise fournissent des résultats dont les ordres de grandeur semblent satisfaisants. Les modèles de prédictions des fréquences d'occurrences des évènements torrentiels sont moins performants que ces derniers, certainement à cause des limites d'estimation de cette variable. Ces modèles complètent les approches existantes et peuvent être utiles pour évaluer la production sédimentaire et l'occurrence des événements torrentiels sur des bassins versants non équipés de plages de dépôt. Des exemples d'application de ces modèles sur des torrents de la métropole de Grenoble sont présentés dans cette étude.Nous profitons de ce rapport pour présenter une des méthodes complémentaires pour étudier le transport solide dans les cours d'eau. On fait le point sur la façon dont nous recommandons d'utiliser les méthodes d'estimation du transport par charriage sur la base d'hydrogrammes et de formules de transport dans le cas des cours d'eau de montagne