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La gestion et la maîtrise de la qualité des cours d'eau passent par une bonne connaissance des flux de Matières En Suspension (MES), leur quantité, leur origine et leur dynamique au cours du temps. Cette thèse s'intéresse, d'une part, à la mesure et à la description des flux de MES dans un petit bassin versant agricole, d'autre part, à leur mise en relation avec les origines des MES, les déterminants climatiques et l'ordre des cours d'eau. Les flux de MES sont suivis depuis plusieurs années à l'exutoire du bassin versant du Moulinet (4,5 km2, Basse- Normandie) ; l'Oir, rivière d'ordre supérieur (bassin de 87 km2), a été instrumentée dans le cadre de cette thèse. Outre la mesure du charriage qui permet de déterminer le critère de mobilisation des particules du fond du ruisseau, la mesure des [MES] à partir de la turbidité a été approfondie. La dynamique temporelle des MES a été analysée par différentes approches (relation [MES]-débit, statistique, modélisation) à différentes échelles de temps (année, saison et mois, jour, crue). Sur le Moulinet, la tension réduite de frottement critique de Shields, τ*cr, est de 0,052. Avec cette tension critique, les limons et argiles sont quasiment toujours mobiles, et les sédiments de diamètre médian 8 mm sont susceptibles d'être mis en suspension pour les débits supérieurs à 75 l/s, soit plus de 75% du temps. Au laboratoire, nous avons montré que le turbidimètre est très sensible à la concentration des particules les plus fines (argiles, limons fins), y compris lorsque celles-ci sont mélangées à des particules plus grossières. La turbidité spécifique (rapport entre turbidité et [MES]) varie linéairement avec l'inverse du diamètre moyen des particules. Son évolution au cours des fortes crues témoigne de la mobilisation de MES plus grossières en montée de crue qu'en décrue Sur le Moulinet, les flux solides annuels sont de l'ordre de 60 t/km², avec une double origine : (1) un stock de sédiments dans le fond du cours d'eau et provenant des berges dégradées par le bétail, maximum à la fin de l'été, remis en suspension en automne, moins important en hiver ; (2) l'érosion des versants produisant des flux de MES pouvant être très importants en octobre ou en mai, liées à des pratiques agricoles à risque (labour avant céréales d'hiver ou de printemps). Au cours des crues, la concentration maximale en MES est mieux corrélée à la vitesse de montée du débit qu'au débit maximal. Les relations univoques entre le flux solide Qs et le débit Q correspondent à la remise en suspension d'un stock de sédiments non limitant. Les relations d'hystérésis horaire correspondent à la remise en suspension d'un stock dont la disponibilité diminue plus l'érosion des sols se met rapidement en place pendant la montée de crue. Pour toute année la relation entre Qs et Q moyen journalier est grande dispersée et n'est pas représentée par une loi puissance Qs = aQb unique. Une première comparaison entre le Moulinet et l'Oir montre que malgré un fonctionnement hydrologique similaire, le Moulinet est plus productif en MES que l'Oir et plus réactif à l'échelle de la crue. |
