Dynamique des interactions physico-chimiques en zone hyporhéique : Influence des crues et de la suppression des barrages

Le jury sera composé de :

Présidente :

Annick CHAUVIN, Professeure, Géosciences Rennes, Université de Rennes

Rapporteurs :

Marc PESSEL, Maître de conférences, Université Paris Saclay

Florentina MOATAR, Directrice de recherche, INRAE Lyon

Examinateur :

Damien JOUGNOT, Directeur de recherche, CNRS, UMR 7619 METIS, Paris

Directeur de thèse :

Alain CRAVE, Chargé de recherche, CNRS, Géosciences, Rennes

Co-directeur de thèse :

Joris HEYMAN, Chargé de recherche, CNRS, Géosciences, Rennes

Résumé : Dans le contexte de la rivière Sélune en France, où deux barrages sont en cours de retrait pour rétablir la continuité hydro-sédimentaire de la rivière, cette thèse s'est fixée pour objectif de comprendre les impacts potentiels de ces changements sur la dynamique de la zone hyporhéique. Cette zone, cruciale dans les cycles hydrologiques ainsi que pour la reproduction de certaines espèces de poisson, demeure mal comprise du fait du faible nombre de données disponible. Pour pallier ce problème, un réseau de capteurs autonomes mesurant différentes variables physico-chimiques a été déployé à partir d'octobre 2021, sur une durée de deux ans.
La méthodologie de cette étude repose sur l'analyse des gradients physico-chimiques verticaux dans les sédiments du lit de la rivière, en se penchant sur l'oxygène et la conductivité. L'hétérogénéité de la perméabilité a aussi été examinée grâce à des mesures de conductivité électrique. Les résultats ont révélé des variations spatiales significatives de la perméabilité du lit. En particulier, l'impact du flux sédimentaire lié à l'arasement des barrages a été observé, provoquant une diminution de la perméabilité dans certaines zones.
En ce qui concerne l'oxygène dissous, les variations observées sont liées aux régimes d'infiltration et d'exfiltration, avec possiblement des baisses temporaires dues à l'activité microbienne en réponse à l'apport de matière organique. De plus, l'arrivée de sédiments en mai 2022 semble avoir entraîné une période prolongée d'anoxie, avec potentiellement des conséquences majeures pour la faune aquatique.
Cette recherche a contribué à une meilleure compréhension de la zone hyporhéique et a souligné l'impact significatif du flux sédimentaire sur la perméabilité, la dynamique de l'oxygène et le phénomène de colmatage.
Elle a également ouvert de nouvelles perspectives pour l'analyse des propriétés hydrothermiques du lit de la rivière, des flux d'eau et l'utilisation de mesures de conductivité électrique pour estimer la profondeur des échanges nappe-rivière, ainsi que le développement de modèles théoriques pour prédire le transport des éléments dissous et leur dégradation.