David Béal

Monitoring gravel augmentation in a large regulated river and implications for process‐based restoration

The artificial gravel augmentation of river channels is increasingly being used to mitigate the adverse effects of river regulation and sediment starvation. A systematic framework for designing and assessing such gravel augmentations is still lacking, notably on large rivers. Monitoring is required to quantify the movement of augmented gravel, measure bedform changes, assess potential habitat enhancement, and reduce the uncertainty in sediment management. Here we present the results of an experiment conducted in the Rhine River (French and German border). In 2010, 23 000 m3 of sediments (approximately the mean annual bedload transport capacity) were supplied in a by-passed reach downstream of the Kembs dam to test the feasibility of enhancing sediment transport and bedform changes. A 620-m-long and 12-m-wide gravel deposit was created 8 km downstream from the dam. Monitoring included topo-bathymetric surveys, radio-frequency particle tracking using passive integrated transponder (PIT) tags, bed grain size measurement, and airborne imagery. Six surveys performed since 2009 have been described (before and after gravel augmentation, and after Q2 and Q15 floods). The key findings are that (i) the augmented gravel was partially dispersed by the first flood event of December 2010 (Q1); (ii) PIT tags were found up to 3200 m downstream of the gravel augmentation site after four years, but the effects of gravel augmentation could not be clearly distinguished from the effects of floods and internal remobilization on more than 3500 m downstream; (iii) linear and log-linear relationships linking bedload transport, particle mobility, and grain size were established; and (iv) combined bathymetry and PIT tag surveys were useful for evaluating potential environmental risks and the first morpho-ecological responses. This confirmed the complementary nature of such techniques in the monitoring of gravel augmentation in large rivers. Copyright

Enjeux de recharge sédimentaire : cas du Rhin

L’injection artificielle de sediments est une technique mise en œuvre sur des cours d’eau enregistrant un transport solide deficitaire, a la suite notamment d’extractions severes de granulats ou de l’interruption du transit sedimentaire par des barrages. L’apport de charge grossiere a pour objectif d’ameliorer la dynamique morphologique a l’origine de fonctionnalites ecologiques disparues dans le chenal amenage (alluvions remaniees et oxygenees pour les frayeres, bancs emerges colonisables par la vegetation pionniere, etc.). Depuis une dizaine d’annees, le Rhin court-circuite en aval du barrage de Kembs (frontiere franco-allemande) fait l’objet de recharges experimentales visant a ameliorer la dynamique sedimentaire. Un premier test de recharge de 23000 m3 de sediments a ete realise en 2010 dans le cadre du programme INTERREG «Redynamisation du Vieux Rhin». Les processus de transfert sedimentaire ont ete mesures pendant sept ans, a la suite d’evenements hydrologiques allant de la crue annuelle a une crue de periode de retour de 15 ans. Le suivi morphologique a repose sur trois thematiques : - La mobilite sedimentaire, au moyen de tracage par radio-frequence (1500 galets ont ete equipes de transpondeurs passifs et deposes a la surface du depot injecte), - L’evaluation des changements de geometrie, via des releves topo-bathymetriques et de l’imagerie aerienne multi-dates, - Les changements granulometriques, en echantillonnant des bancs et des zones en eau. En 2015 et 2016, deux autres recharges ont ete realisees par EDF en aval immediat du barrage de Kembs. L’analyse inter-sites d’I1, I2 et INTERREG montre que la mobilite sedimentaire est dependante de plusieurs facteurs : la localisation du depot (concavite, convexite, accolement a la berge), la forme (largeur, longueur, altitude de la surface du depot par rapport au fond du lit), la granulometrie, et l’hydrologie. Une etude a egalement ete realisee par EDF pour evaluer la faisabilite d’une recharge du chenal par suppression des enrochements des berges et erosion laterale controlee. L’operation a d’abord ete simulee sur modele reduit afin de choisir une configuration d’epis qui favorise l’erosion laterale. La solution retenue a ete mise en oeuvre sur le terrain en 2013 (site O3). Les changements morphologiques survenus apres la crue Q15 de juin 2013 sont bien en-deca des simulations, expliques en partie par la concentration d’enrochements en pied de berge qui ont limite l’erosion. En revanche, les epis contribuent localement a la diversification des habitats et des peuplements biologiques. Ces retours d’experience permettent de construire des indicateurs d’evaluation de l’efficacite des restaurations et de proposer des scenarios de gestion sedimentaire sur le long terme (couplage de sites de re-elargissement et de sites de recharge mecanique).