Comprendre la morphologie de la rivière et les reliefs de la plaine inondable

Les plaines inondables, qui sont des zones plates et basses adjacentes aux canaux fluviaux, sont formées et entretenues par des inondations périodiques qui déposent des sédiments fertiles. Les activités humaines ont profondément modifié ces processus naturels à travers le monde. En modifiant l'utilisation des terres, en construisant des infrastructures et en extrayant des ressources, les gens ont perturbé l'équilibre délicat entre les rivières et leurs plaines inondables. Cet article examine les principaux impacts humains sur la morphologie des rivières et les formes des plaines inondables, de l'urbanisation et de la construction de barrages aux pratiques agricoles et aux changements climatiques, et explore des stratégies efficaces d'atténuation et de gestion.

La compréhension de ces effets n'est pas seulement un exercice académique; il est essentiel de réduire les risques d'inondation, de préserver les écosystèmes aquatiques et de garantir une gestion durable des ressources en eau.

Urbanisation : Transformer le profil de ruissellement et de canal

Le développement urbain est l'une des influences humaines les plus répandues sur les systèmes fluviaux. Au fur et à mesure que les villes s'étendent, les paysages naturels sont remplacés par des surfaces imperméables telles que les routes, les parkings, les toits et les trottoirs. Ces matériaux empêchent les précipitations d'infiltrer le sol, augmentant considérablement le volume et la vitesse des eaux pluviales.

Au fil du temps, la rivière peut être déconnectée de sa plaine inondable, perdant la capacité de stockage naturelle qui réduit les dommages causés par les inondations. Les cours d'eau urbains sont souvent redressés, bordés de béton ou confinés dans des ponceaux pour transporter rapidement l'eau. Cette canalisation élimine les méandres naturelles et la rouille qui ralentissent les eaux d'inondation et favorise le dépôt de sédiments sur la plaine inondable.

Les terres inondables en période d'urbanisation en souffrent également. Lorsque les plaines inondables sont pavées ou construites, elles ne peuvent plus absorber l'eau de crue excédentaire. La perte de stockage naturel des plaines inondables exacerbe les inondations en aval et réduit la recharge des eaux souterraines. De plus, les eaux de ruissellement urbaines transportent des polluants – les huiles, les métaux lourds, les engrais et les agents pathogènes – qui dégradent la qualité de l'eau et nuisent à la vie aquatique.

Pour en savoir plus sur le syndrome du ruisseau urbain, consultez la page de la Commission géologique des États-Unis sur le syndrome du ruisseau urbain.

Dams et dérivation de l'eau : modification des régimes de sédiments et de débit

Les barrages sont parmi les structures les plus transformatrices que les humains placent sur les rivières. Plus de 58 000 grands barrages existent dans le monde entier, construits pour l'hydroélectricité, l'irrigation, la lutte contre les inondations et l'approvisionnement en eau.

Traînage des sédiments et famine en aval

Les rivières dont la charge en sédiments est réduite incise souvent (coupée vers le bas) et grossissent leurs lits, perdant ainsi les barres de gravier et les barres de sable qui fournissent un habitat aux poissons et aux invertébrés. Les plaines inondables en aval reçoivent moins de sédiments, ce qui les rend plus stables mais aussi moins fertiles. Les deltas, particulièrement à l'embouchure de grandes rivières comme le Mississippi et le Nil, subissent la subsidence et l'érosion parce que les barrages en amont les affaissent des sédiments nécessaires pour maintenir leur élévation contre l'élévation du niveau de la mer.

Les modèles modifiés de crue

By storing floodwaters and releasing them at controlled rates, dams eliminate or reduce the magnitude and frequency of floods downstream. This may seem beneficial for human infrastructure, but it disrupts the natural processes that create and maintain floodplain landforms. Floods are the primary mechanism for building floodplains through overbank deposition. Without regular flooding, floodplains may dry out, compact, and be colonized by upland vegetation, losing their unique wetland characteristics. Meanders tend to become more fixed, and the formation of oxbow lakes and point bars declines.

Réglementation des flux et impacts écologiques

L'extraction de l'agriculture dans les régions arides peut laisser les rivières sèches pendant de longues périodes, un modèle observé dans le fleuve Colorado, le Yangtze et bien d'autres. Ces débits réduits sont des sources d'eau plus faibles, modifient le transport des sédiments et permettent aux espèces envahissantes de prospérer. La perte de variabilité naturelle des débits est maintenant reconnue comme une menace majeure pour la biodiversité des eaux douces.

Pour les données sur les impacts des barrages, voir la ressource des rivières internationales sur les impacts des barrages.

Activités agricoles et industrielles : Changements d'affectation des terres et pollution

L'agriculture et l'industrie sont les principales utilisations des terres dans de nombreux bassins hydrographiques, et leurs effets sur la morphologie des rivières et les plaines inondables sont profonds et multiples.

Déboisement et érosion des sols

La déforestation des forêts pour les cultures ou les pâturages élimine les systèmes racinaires qui lient le sol et le couvert végétal qui intercepte les précipitations. L'érosion accélérée, qui peut atteindre 10 à 100 fois plus que les taux naturels dans certaines régions, entraîne des étouffements des rivières, une modification de la forme des canaux et une augmentation du risque d'inondation en aval. À long terme, l'agrégat (levée du lit de la rivière) peut entraîner une perche au-dessus de la plaine inondable environnante, une situation dangereuse qui peut entraîner des évidents catastrophiques, le déplacement soudain du cours de la rivière.

Irrigation et modification du canal

Bien que ces structures augmentent la production agricole, elles simplifient souvent les canaux fluviaux, les rendent plus droites et plus étroites. Les léves limitent les eaux de crue, empêchant les inondations naturelles sur les rives et craignant ainsi les plaines d'inondation adjacentes de sédiments et d'humidité. Au fil du temps, les terres derrière les léves peuvent s'effondrer parce qu'elles ne sont plus périodiquement reremplies de sédiments, créant des paysages de « baintub » qui sont inférieurs à la phase d'inondation de la rivière et extrêmement vulnérables aux inondations catastrophiques si les léves échouent.

Pollution et qualité de l'eau

Les excès de nutriments (azote et phosphore) provenant des engrais provoquent une eutrophisation [ dans les rivières et les lacs en aval, ce qui entraîne des proliférations d'algues et des zones mortes appauvries en oxygène. Ces proliférations peuvent modifier l'environnement chimique du lit de rivière, influant sur la liaison des sédiments et le comportement des matériaux à grains fins.

Pour un examen plus approfondi des impacts agricoles, le rapport de la FAO sur l'agriculture et la qualité de l'eau fournit des détails détaillés.

Extraction minière et extraction des ressources: perturbation physique et chimique

L'exploitation minière de minéraux, de charbon, de sable et de gravier a des répercussions directes sur la morphologie et les plaines inondables. L'exploitation minière de sable et de gravier dans les lits de rivière est particulièrement répandue, en raison de la demande de matériaux de construction. Cette pratique élimine les sédiments qui maintiennent la forme des canaux et l'habitat.

La pollution chimique causée par l'exploitation minière, surtout le drainage des mines acides, contamine l'eau et les sédiments avec des métaux comme le cuivre, le zinc et le mercure, qui peuvent persister dans les sols des plaines inondables pendant des siècles. Les grandes exploitations minières permettent également de dégager de vastes étendues de terres, d'accroître l'érosion et de modifier l'approvisionnement en sédiments de la rivière.

Canularisation et génie fluvial : Manipulation humaine directe

Au-delà de l'urbanisation et des barrages, les humains inventent directement des canaux fluviaux pour la navigation, la lutte contre les inondations et la remise en état des terres. La canalisation consiste à redresser, approfondissement et élargissement de la rivière, souvent bordée d'un enrochement ou de béton. Cela élimine la sinuosité naturelle qui contribue à dissiper l'énergie d'écoulement, entraînant des vitesses d'écoulement plus rapides en aval.

Les systèmes de levée, tout en protégeant certaines zones contre les inondations, concentrent les eaux de crue entre elles, ce qui a fait monter la hauteur des inondations. Ce phénomène a été tragiquement illustré par l'impact de l'ouragan Katrina sur la Nouvelle-Orléans, où les livees du Mississippi ont limité le débit et les échecs ont entraîné une inondation catastrophique.

Changement climatique : Amplification des impacts humains

Les changements dans les modèles de précipitations — pluviométrie plus intense dans certaines régions, sécheresse prolongée dans d'autres — altération des régimes d'inondation et de faible débit. La fonte glaciaire et la perte de neige affectent les rivières alimentées par la fonte des neiges saisonnière, réduisent les débits d'été et augmentent le ruissellement d'hiver. L'élévation du niveau de la mer exacerbe les pertes de la plaine côtière et du delta, en particulier derrière les barrages qui affaissent les deltas des sédiments.

Les inondations et les sécheresses extrêmes deviennent de plus en plus fréquentes et graves, ce qui permet de tester la capacité des systèmes fluviaux aménagés.Les plaines inondables naturelles deviennent encore plus critiques en tant que tampons contre l'imprévisibilité du climat.Cependant, de nombreuses plaines inondables sont déjà dégradées par l'agriculture ou le développement, ce qui limite leur capacité à absorber les eaux inondables et à stocker le carbone.Les efforts d'adaptation climatique qui visent à rétablir la connectivité des plaines inondables et les processus fluviaux naturels sont de plus en plus considérés comme des stratégies rentables, parfois appelées «infrastructures naturelles», qui complètent les infrastructures grises traditionnelles.

Pour en savoir plus sur les impacts climatiques sur les rivières, voir .

Atténuation et gestion: rétablissement de l'équilibre

Conscients des dommages considérables causés par les activités humaines, de nombreuses régions poursuivent actuellement des stratégies de restauration et de gestion pour rétablir la santé des cours d'eau et des plaines inondables, qui vont de projets locaux à petite échelle à des plans de gestion à grande échelle des bassins hydrographiques.

Restauration et reconnection des plaines inondables

L'une des interventions les plus efficaces est de restaurer la fonction naturelle des plaines inondables en enlevant ou en enlevant les digues, en remplissant les fossés de drainage et en permettant aux rivières d'accéder à leurs plaines inondables. Le programme « La place pour la rivière » aux Pays-Bas est un exemple pionnier : il élargit les canaux, abaisse les plaines inondables et crée des canaux de contournement pour donner plus de place au Rhin et à ses affluents pendant les inondations, ce qui réduit les risques d'inondation tout en rétablissant les habitats et en améliorant la recharge des eaux souterraines.

Aux États-Unis, les projets sur le fleuve Mississippi et le fleuve Sacramento ont retiré des milliers d'acres de terres agricoles de la production et reconnecté des plaines inondables historiques pour améliorer la capacité d'inondation et soutenir les poissons indigènes comme le saumon.

Infrastructure verte et aménagement urbain

Dans les zones urbaines, les pratiques d'infrastructure verte – comme les jardins pluviaux, les toits verts, les chaussées perméables et les zones humides construites – aident à gérer les eaux pluviales à leur source, réduisant ainsi les volumes de ruissellement et les débits de pointe.Ces mesures mimentent les processus hydrologiques naturels, permettant à l'eau d'infiltrer, d'évaporer ou d'utiliser la végétation.

Gestion des sédiments du réservoir

Pour remédier à la famine des sédiments sous les barrages, certains exploitants de barrages intègrent maintenant des techniques de gestion des sédiments comme le liquéfaction (retirement de l'eau à de faibles niveaux de réservoir pour passer les sédiments), le dragage et les inondations contrôlées. La restauration des impulsions saisonnières d'inondation sur le fleuve Colorado sous le barrage Glen Canyon a été utilisée pour reconstruire les barres de sable et les plages, démontrant que même les rivières très réglementées peuvent retrouver certains processus naturels.

Approches réglementaires et stratégiques

La gestion efficace dépend également de cadres de gouvernance qui limitent le développement des plaines inondables, qui imposent des restrictions à l'exploitation minière des lit de rivière et qui réglementent les pratiques d'utilisation des terres qui causent l'érosion.

Pour les études de cas sur les approches intégrées, voir les ressources du Programme des Nations Unies pour l'environnement en matière de gestion intégrée des ressources .

Conclusion : Vers des systèmes fluviaux durables

L'urbanisation, les barrages, l'agriculture, l'exploitation minière, la canalisation et le changement climatique ont collectivement modifié la dynamique naturelle qui a créé les rivières et les plaines inondables dont nous dépendons pour l'eau, l'alimentation, les transports et les services écologiques.

Cependant, on s'entend de plus en plus pour dire que bon nombre de ces impacts peuvent être atténués et, dans certains cas, inversés par une gestion et une restauration réfléchies. La reconnaissance du fait que les rivières ont besoin d'espace pour les inondations, pour la mer et pour les sédiments, est la première étape.En rétablissant la connectivité des plaines inondables, en réduisant la couverture imperméable, en gérant les sédiments de façon plus judicieuse et en s'adaptant aux changements climatiques, nous pouvons rétablir les processus naturels qui soutiennent les communautés humaines et les écosystèmes fluviaux.