Laurent Schmitt

Thermal-infrared remote sensing of surface water-groundwater exchanges in a restored anastomosing channel (Upper Rhine River, France)

&NA; Ecohydrological processes are a key element to consider in functional river restorations. In the framework of a LIFE+ European restoration program, we have investigated the potential for airborne thermal‐infrared remote sensing to map surface water‐groundwater exchanges and to identify their driving factors. We focused our attention on anastomosing channels on an artificial island of the Upper Rhine River (Rohrschollen), where a new channel was excavated from the floodplain to reconnect an older channel in its upstream part. These hydraulic engineering works led to an increased inflow from the Rhine Canal. Here, we propose an original data treatment chain to (a) georeference the thermal‐infrared images in geographic information system based on visible images, (b) detect and correct data errors, and (c) identify and locate thermal anomalies attributed to groundwater inputs and hyporheic upwellings. Our results, which have been compared to morpho‐sedimentary data, show that groundwater upwelling in the new channel is controlled by riffle‐pool sequences and bars. This channel is characterized by large bedload transport and morphodynamic activity, forming riffles and bars. In the old channel, where riffle‐pool sequences no longer exist, due to impacts of engineering works and insufficient morphodynamic effects of the restoration, thermal anomalies appeared to be less pronounced. Groundwater inputs seem to be controlled by former gravel bars outcropping on the banks, as well as by local thinning of the low‐permeability clogging layer on the channel bed.

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).