Centre documentaire

Structure verticale d’un fleuve à chenaux multiples dérivée de données LiDAR topo-bathymétriques et d’un modèle de mélange gaussien.
Implication pour la morphodynamique et la connectivité latérale de la Loire

Thèse soutenue par Alex Andréault le 18 novembre 2024 pour le grade de Docteur de l’Université de Tours en Sciences de l’Environnement, Géomorphologie fluviale

Table des matières :
Liste des figures
Liste des tableaux
Liste des abréviations
1 Introduction
1.1 Les hydrosystèmes fluviaux : continuum et perturbations
1.2 Morphodynamique fluviale : échelles et classification
1.3 Des unités morphologiques juxtaposées et hiérarchisées verticalement traduisant des dynamiques physiques et biologiques
1.4 Distribution statistique des altitudes et connectivité fluviale
1.5 Connectivité et chenalisation
1.6 Positionnement du travail de thèse et questions scientifiques
2 Méthodes, outils et système étudié 27
2.1 La technologie LiDAR comme levier d’analyse des hydrosystèmes
2.2 Utilisation du LiDAR aéroporté en contexte d’hydrosystèmes continentaux
2.3 La technologie du Retour d’Onde Complète (ROC) ou Full WaveForm (FWF)
2.4 Synthèse sur la technologie LiDAR
2.5 Modélisation statistique
2.5.1 Les différents types de modélisation
2.5.2 Modéliser la morphologie fluviale
2.5.3 Synthèse sur la modélisation de la morphologie fluviale
2.6 Présentation de la Loire et de son bassin versant
2.6.1 Hydrographie et géologie du bassin versant de la Loire
2.6.2 Hydrologie de la Loire
2.6.3 L’anthropisation de la Loire
2.6.4 Conséquence du phénomène d’incision du lit de la Loire
3 Bases de données mobilisées 55
3.1 Le LiDAR topo-bathymétrique de la Loire moyenne et aval
3.1.1 Dates et emprises des acquisitions
3.1.2 Contexte hydrologique des acquisitions LiDAR TB
3.2 Caractéristiques et cohérence du jeu de données LiDAR TB
3.2.1 Densité de points
3.2.2 Cohérences entre les bandes de vol et entre les canaux d’acquisition
3.3 Qualification des données bathymétriques issues du LiDAR TB
3.3.1 Profondeur d’extinction
3.3.2 Couverture bathymétrique
3.3.3 Comparaison des données bathymétriques LiDAR TB avec des données de
bathymétrie monofaisceau
3.3.4 Autres limites et incertitudes relevées
3.4 Synthèse de la qualité des données LiDAR TB
3.5 Autres sources de données topo-bathymétriques
3.5.1 Profils topo-bathymétriques de l’étude Modèle Loire Moyenne DREAL CVL, années 1995
3.5.2 Profils SPC (DREAL CVL, année 2016)
3.5.3 Profils Hydroexpert (GIP Loire Estuaire, 1995)
3.5.4 Données rasters
3.6 Données complémentaires de la Loire Moyenne et aval
3.6.1 Orthophotographies de la Loire
3.6.2 Cartographies du SIEL (DREAL CVL, 2015)
3.6.3 Données d’hydrologie
3.7 Synthèse des données supplémentaires
4 Évolution du chenal principal de la Loire depuis 1858
4.1 Introduction
4.2 Matériels et méthodes
4.3 Résultats
4.3.1 Variabilité altitudinale des profils MLM
4.3.2 Évolution du profil en long de la Loire moyenne et aval
4.3.3 Quantification de l’incision
4.3.4 Évolution des vitesses d’incision depuis 1978
4.3.5 Évolution de l’incision avant et après l’arrêt des extractions de granulats dans le lit mineur
4.3.6 Sectorisation géologique du fleuve et incision du chenal principal
4.3.7 Incision calculée à l’aide des courbes de tarage
4.4 Discussion
4.4.1 Influence de la localisation planimétrique pour l’estimation de la morphologie générale
4.4.2 Évolution morphologique du profil en long de la Loire moyenne et aval
4.4.3 Caractérisation du phénomène d’incision via l’utilisation des courbes de tarage
4.5 Conclusion
4.6 Synthèse de chapitre
5 Configuration morphologique fluviale décryptée à partir des courbes de densité des altitudes et des modèles de mélange gaussien
5.1 Analyse à l’échelle de la plaine d’inondation
5.2 Statistically derived morphological signatures of large river channels extracted from topo-bathymetric LiDAR data
5.2.1 Introduction
5.2.2 Materials and methods
5.2.3 Results
5.2.4 Discussion
5.2.5 Conclusion
5.3 Synthèse de chapitre
6 Évaluer la connectivité structurelle d’un réseau de chenaux d’un tronçon de rivière à chenaux multiples
6.1 Introduction
6.2 Matériel et Méthode
6.2.1 Sites d’études
6.2.2 Analyses des données raster
6.2.3 Caractérisation des entrées de chenaux
6.2.4 Données de ligne d’eau
6.3 Résultats
6.3.1 Différences altimétriques entre les chenaux
6.3.2 Analyse de la morphologie des chenaux latéraux
6.3.3 Inondabilité des chenaux latéraux
6.4 Discussion
6.4.1 Connectivité structurelle théorique
6.4.2 Connectivité structurelle réelle
6.4.3 Connectivité fonctionnelle
6.4.4 Vers un indice de connectivité complet
6.4.5 Lien entre incision du fleuve et connectivité structurelle des chenaux
6.4.6 Intérêt de la méthode pour la géomorphologie fluviale
6.5 Conclusion
6.6 Synthèse de chapitre
7 Synthèses et Perspectives 225
7.1 Conclusions générales
7.1.1 Données à disposition
7.1.2 L’incision de la Loire
7.1.3 Décomposer et décrypter la morphologie fluviale
7.1.4 Connectivité de l’hydrosystème
7.2 Synthèses pour les Gestionnaires du lit de la Loire
7.2.1 Le LiDAR topo-bathymétrique et l’hydrosystème fluvial
7.2.2 L’incision du lit de la Loire
7.2.3 Extraire des informations sur l’organisation morphologique du lit de la Loire236
7.3 Perspectives
7.3.1 Incision du fleuve
7.3.2 Automatisation de processus
7.3.3 Étude de la végétation
7.3.4 Aboutir l’indice de connectivité
Bibliographie
Annexes