Dynamiques et origines des matières en suspension sur de petits bassins versants agricoles sur schiste - INRAE - Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2007

Dynamics and origins of suspended sediment in small agricultural catchments

Dynamiques et origines des matières en suspension sur de petits bassins versants agricoles sur schiste

Résumé

Suspended sediments (SS) are responsible for aquatic habitat degradation such as siltation of spawning gravels and increase in turbidity. They are also involved in water quality as a vector of different contaminants within river systems. Suspended sediment production increase with land-use and landscape modifications such as hedgerow suppression. The objectives of this work are, on the one hand, to describe and explain SS dynamics on small agricultural catchments and, on the other hand, to identify particle origin. This study focuses on field experiments of three catchments located in northwestern France. These catchments have similar area (<5 km²), geology (schist) and precipitation; but their bank degradation is different. SS dynamics are studied using SS concentration-discharge relationship at different time scales. SS origins is assessed by the interpretation of SS concentration-discharge relationships and by direct methods such as estimation of soil erosion rate with 137Cs, SS-sources fingerprinting. SS dynamics depend on particle availability. SS concentration-discharge relationships on Moulinet and Violettes catchments indicated that particles essentially come from in-stream processes (e.g., bank erosion, removal of deposited sediment) and from the degradation of riparian areas by cattle trampling. This conclusion was confirmed both by 137Cs measures on riparian areas and by fingerprinting SS sources. On Coët Dan-Naizin, cattle can not reach the stream because of vegetation or fences on banks; thus particles mainly come from in-stream processes alone. Territory management would suggest an arrangement that integrates cattle as a determining parameter in SS dynamics.
Les matières en suspension (MES) participent à la dégradation des écosystèmes aquatiques en augmentant la turbidité de l’eau, en colmatant les frayères des Salmonidés et en véhiculant de nombreux polluants. La modification des pratiques agricoles et des aménagements du territoire (remembrement, arrachage de haies) sont à l’origine d’une production accrue de MES. Les objectifs de la thèse sont d’une part de décrire et d’expliquer la dynamique des MES pour des petits bassins versants en région d’élevage ; et d’autre part d’en identifier les origines. Une approche de terrain a été privilégiée ; elle repose sur le choix de trois bassins versants du Massif Armoricain comparables (superficie (<5 km²), pluviométrie, géologie) mais présentant une intensification agricole et une gestion des bords de cours d’eau différentes. La dynamique des MES est considérée à travers la variabilité de la relation concentration en MES-débit. L’origine des MES est d’abord perçue à partir de l’interprétation des relations concentration en MES-débit au cours de l’année et lors des crues, puis évaluée par des méthodes directes : mise en évidence de zones d’érosion par 137Cs et traçage géochimique des sources avec estimation de leur contribution dans les MES à l’aide d’un modèle de mélange. Nous avons montré que sur le Moulinet et les Violettes, les particules provenaient du cours d’eau lui-même (érosion des berges, remise en suspension de sédiments) et des zones proches du ruisseau et de leur dégradation par le bétail. Les mesures directes de la contribution des sources confirment l’implication du bétail dans la dynamique des MES, d’une part car l’érosion des zones proches des cours d’eau est accentuée en leur présence, d’autre part car leur piétinement fournit des particules de sols et de berges même dans des contextes peu érosifs. Cet apport de particules indépendant de l’hydrologie explique la part importante des flux hors crue. Sur le Coët Dan-Naizin, les abords du cours d’eau sont plus préservés grâce à une ripisylve bien développée : les particules proviennent essentiellement du cours d’eau lui-même et les flux moyens annuels de MES sont plus faibles. L’identification du rôle du bétail comme un paramètre déterminant de la dynamique des MES devrait permettre de proposer des aménagements visant à limiter la production de particules.
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tel-02819612 , version 1 (06-06-2020)

Identifiants

  • HAL Id : tel-02819612 , version 1
  • PRODINRA : 10464

Citer

Julie Lefrancois. Dynamiques et origines des matières en suspension sur de petits bassins versants agricoles sur schiste. Sciences du Vivant [q-bio]. Université de Rennes 1, 2007. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-02819612⟩
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