Understanding braided river landform development over decadal time scale: soil and groundwater as controls on biogeomorphic succession.

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Etat: Public
Version: Après imprimatur
ID Serval
serval:BIB_CB468C1D42D5
Type
Thèse: thèse de doctorat.
Collection
Publications
Titre
Understanding braided river landform development over decadal time scale: soil and groundwater as controls on biogeomorphic succession.
Auteur(s)
Bätz Nico
Directeur(s)
Lane Stuart N.
Codirecteur(s)
Verrecchia Eric P.
Institution
Université de Lausanne, Faculté des géosciences et de l'environnement
Adresse
Institute of Earth Surface Dynamics,
University of Lausanne,
Faculty of Geosciences and Environment,
Quartier UNIL-Mouline, Building Géopolis
CH-1015 Lausanne
Statut éditorial
Acceptée
Date de publication
11/2016
Genre
These
Langue
anglais
Nombre de pages
263
Résumé
La notion de succession biogéomorphologique a été récemment mise au point pour décrire la transition d'un dépôt alluvial récent vers une terrasse alluviale avec un écosystème forestier développé dans les milieux de rivières en tresses, à l'échelle de temps décennale. Ce processus de succession est caractérisé par un ensemble particulier de rétroactions entre les processus physiques (érosion, sédimentation) et biologiques (établissement de la végétation, stabilisation). Des études récentes ont mis l'accent d'une part sur les impacts de la végétation (e.g. le renforcement des racines, la vitesse de recrutement) et les processus de tressage (e.g. taux d'aggradation, taux d'inondation, topographie) sur la formation des formes alluviales végétalisées dans les rivières en tresses, permettant la quantification des réponses biogéomorphologiques à courtes échelles de temps. D'autre part, certaines études retraçant l'évolution des rivières en tresses à l'échelle décennale ont tendance à se fonder sur des données historiques (images aériennes historiques), qui ne fournissent pas d'information sur l'état de l'écosystème lors de la succession biogéomorphologique. Cependant, une compréhension basée sur les processus d'échelle décennale dans le cadre de la succession biogéomorphologique est nécessaire pour mieux comprendre, protéger et restaurer les rivières en tresses. À ce jour, la science a rarement abordé la question du sol dans l'étude des successions biogéomorphologiques. En effet, le sol est une propriété qui évolue au cours de la transition d'un dépôt alluvial récent à une terrasse alluviale entièrement développée. En outre, l'impact de l'accès aux eaux souterraines comme contrôle sur les taux de croissance de la végétation dans des environnements graveleux n'a pas encore été abordé. Ces deux facteurs favorisent un taux de croissance important des plantes qui implique une stabilisation plus rapide des formes alluviales.
Ainsi, l'objectif de cette thèse est, dans le contexte de la succession biogéomorphologique, de déterminer et de quantifier l'effet de l'évolution du sol et de l'accès aux eaux souterraines sur les processus biogéomorphologiques à l'échelle décennale dans les rivières en tresses. L'étude est réalisée sur un tronçon de 2 km d'une rivière en tresse graveleuse en Suisse occidentale (la rivière Allondon, Canton de Genève).
Une approche par chronoséquence fondée sur 20 profils de sols échantillonnés couvrant des sites qui varient d'un dépôt alluvial récent à une terrasse alluviale, a été utilisée pour décrire l'évolution des sols. Les sols ont été caractérisés en termes granulométriques et selon la qualité et la teneur en matière organique (analyse par pyrolyse RockEval). La croissance des plantes et sa dépendance aux facteurs environnementaux, ont été reconstruites par des méthodes dendrochronologiques pour 150 échantillons distribués sur toute la plaine alluviale. Ces données ont ensuite été reliées à la distance de la rivière et la distance à la nappe. En outre, des interprétations géomorphologiques ont été effectuées via l'interprétation d'images aériennes.
Les résultats montrent que les dynamiques de la matière organique et les caractéristiques sédimentaires sont de première importance pour expliquer la diversité des sols dans la plaine alluviale de l'Allondon. Cependant, l'accès à la nappe semble influencer la dépendance de la succession biogéomorphologique sur l'évolution des sols. Les sites situés plus loin du chenal actif et à plus haute altitude, dans le tronçon distal de la nappe et avec une dynamique géomorphologique plus active, nécessitent l'aggradation de sédiments fins et le développement d'humus pour améliorer la rétention d'eau nécessaire pour subvenir à la demande en eau de la végétation pendant l'été. Le cadre géomorphologique et son histoire semblent définir la force de ces processus. Les chenaux abandonnés semblent offrir les meilleures conditions, vu que la connexion sporadique au chenal principal permet l'accumulation de sédiments fins et de matériaux organiques alluviaux (débris de bois), même si ces derniers n'ont pas été mesurés directement dans cette étude. Dans ce cas de figure, le sol est interprété comme conducteur de la succession biogéomorphologique: l'accumulation et la décomposition des composants organiques améliorent les conditions ambiantes locales; à son tour, la succession biogéomorphologique locale est plus rapide. Le fait que les zones distales de la nappe restent plus actives suggère que ce processus ne se produit pas suffisamment rapidement dans le temps ou de manière assez cohérente dans l'espace pour contrer les effets des perturbations fluviales.
Dans le tronçon avec des eaux souterraines peu profondes et une dynamique géomorphologique plus stable, où l'eau est disponible toute l'année, la végétation n'est pas dépendante de la capacité de rétention d'eau et des éléments nutritifs du sol. Les eaux souterraines peu profondes facilitent généralement l'établissement des plantes dans la plaine alluviale. Par conséquent, la végétation se développe à des taux plus élevés, ce qui augmente la stabilité des dépôts et garanti un tronçon morphologiquement plus stable par l'attachement rapide des formes alluviales.
Dans l'ensemble, les résultats soulignent la dépendance de la succession biogéomorphologique sur l'interaction entre les processus du sol (matière organique) et la disponibilité de l'eau (nappe) pour faciliter la progression de la succession biogéomorphologique à un taux qui est supérieur à la fréquence de perturbation fluviale, permettant ainsi une plus grande stabilité en fonction du temps.
Mots-clé
Bio-geomorphology, Braided rivers, Soil science, alluvial soils, biogeomorphic succession, floodplain ecosystem, Rock-Eval, Organic matter, River terraces, groundwater dynamics, morphological changes, dendroecology, tree ring analysis
Création de la notice
08/11/2016 11:09
Dernière modification de la notice
20/08/2019 16:46
Données d'usage