Méandre

Un méandre, qui doit son nom à un fleuve de Turquie, est une sinuosité très prononcée[3] du cours d'un fleuve ou rivière, qui se produit naturellement lorsque le courant est suffisant pour éroder les berges en présence de matériaux plus résistants, d'embâcles ou de barrages de castors. Le début de sinuosités naturelles est accentué par la force centrifuge qui exerce une pression sur la partie extérieure de la courbe. Sa courbure est essentiellement due à une faible pente. Les méandres représentent un phénomène majeur de la dynamique fluviale.

Pour les articles homonymes, voir Méandre (homonymie).

Tracé en plan (en) d'un cours d'eau représentant ses méandres : (A) mouille de concavité, (B) banc de convexité[1] développé le long de la rive convexe, (C) radier (en) situé au points d'inflexion de la courbure, 1-1' profil en travers[2], (E) rive concave.
Méandrement.
Méandres, bras morts et chevelu résultent de la dynamique naturelle des fleuves en plaine
Dans les pays dits développés, depuis 500 ans au moins les méandres et bras morts tendent à disparaître, au profit d'axes navigables et canalisés dont les fonctions écologiques sont très dégradées (par ex. : Rhin ou Rhône en Europe), qu'on tente aujourd'hui de renaturer pour en améliorer la qualité de l'eau.

Un méandre est aussi dénommé un cingle pour certaines rivières comme la Dordogne, la Vézère ou le Lot.
Pour désigner les tresses de grands fleuves, on parlait aussi autrefois (1689) de rague ou serpenteaux[4].

Le méandrement est la formation de méandres dont la cause est encore controversée, mais les plantes vasculaires qui fixent le sol par leurs racines, y jouent un rôle important[5] (effet des ripisylves qui s'installent de préférence dans les zones d'atterrissement favorisé par les plantes pionnières)[6].

Presque partout l'homme a contribué à figer (par artificialisation et/ou engiguement des berges) et/ou à rectifier ou détruire (processus d'endiguements de chenalisation[7]...) de très nombreux méandres, ce qui a considérablement dégradé les habitats aquatiques et rivulaires et diminué la surface des zones humides (qui abritent une grande partie de la biodiversité). C'est pourquoi de nombreuses expériences de renaturation avec reméandrage sont mises en œuvre de par le monde[7],[8].

Étymologie

Le terme vient du grec Maiandros, désignant un fleuve de Turquie au cours particulièrement sinueux (appelé aujourd'hui le Menderes). Les Grecs anciens l'avaient divinisé (voir l'article Méandre (mythologie)).

Principes hydrogéomorphologiques
Le méandre recoupé de Navacelles sur la Vis montre bien l'opposition des deux rives concave et convexe et le lobe du méandre devenant très étroit au niveau de son pédoncule

Il existe deux approches pour expliquer la formation des méandres : la turbulence et la compression. Selon l’école des « compresseurs », les méandres sont formés par le fait de la compression induite par la rugosité du lit du cours d’eau et selon les « turbulents », les méandres sont semblables à des allées tourbillonnaires de von Karman[9],[10].

Le double processus (d'érosion et de dépôt) est une source de perturbation naturelle du cours, favorable aux espèces pionnières et à la diversité des habitats aquatiques.

Les méandres et le « chevelu » naturels des fleuves évoluent dans l'espace et dans le temps sous l'effet de l'érosion et de la sédimentation due au courant, face aux substrats durs (embâcles naturels ou non). Au fil du temps, un méandre peut finir par se recouper, délimitant un bras mort.

Dans les régions agricoles et urbaines, ou ayant fait l'objet d'aménagements hydrauliques, les méandres et les bras-morts tendent à rapidement régresser puis disparaître au profit de la rectification des canaux (depuis plus de 500 ans en Europe), avec diverses conséquences négatives liées à l'accélération des flux d'eau :

  • inondations plus graves et plus fréquentes en aval ;
  • sécheresses accrues en amont ;
  • aggravation de l'érosion, localement ;
  • perturbations écologiques, avec fragmentation écopaysagère et dégradation de l'eau liée à l'artificialisation des berges, et souvent aux écluses et barrages associés à ces aménagements ;
  • alimentation réduite de la nappe phréatique, car la surface et souvent le volume total d'eau du cours des fleuves diminuent, alors que toutes choses égales par ailleurs, c'est la hauteur d'eau qui contrôle la vitesse de percolation vers la nappe (cf. loi de Darcy).

Les grands fleuves dont les berges sont depuis longtemps urbanisées ont souvent conservé leurs anciens et principaux méandres (p. ex. la Seine en France, notamment en aval de Rouen), mais ils ont souvent perdu leur « chevelu » et la capacité de ces méandres à évoluer, l'urbanisme ou l'agriculture cherchant à les fixer pour des raisons de protection de la propriété publique ou privée.

Typologie et définitions
  • méandres de vallée ou méandres encaissés : au fil des siècles, ces cours d'eau ont taillé le roc selon leur formation en méandres. Leur déplacement latéral est extrêmement lent, sinon absent. De telles rivières s'incisent profondément. Un exemple très connu est le fleuve Colorado, aux États-Unis, qui a forgé le Grand Canyon.
  • méandres libres ou de plaine alluviale : ils se déploient dans le lit majeur du cours d'eau ; il s'agit de méandres très mobiles qui peuvent laisser des secteurs très humides ou abandonnés comme les bayous dans le sud des États-Unis[11],[12].

On oppose traditionnellement la rive concave (rive externe, attaquée par l'érosion, souvent en pente forte) et la rive convexe (rive intérieure, généralement en pente faible et constituée d'alluvions déposées par le cours d'eau), ces deux rives alternant d'un méandre à l'autre.

Le lobe d'un méandre correspond à l'espace enserré par l'arc de cercle formé par ledit méandre; lorsque le méandre est très accentué, ce lobe se rétrécit à son entrée, formant un pédoncule. Lorsque ce dernier disparaît sous les attaques de l'érosion, il se forme alors un méandre recoupé.

Dissymétrie des berges

Les cours d'eau naturel à chenal rectiligne ou faiblement sinueux sont rares. Un tracé rectiligne, généralement sur des distances assez courtes, résulte de facteurs qu'on ne rencontre pas très souvent : pentes très faibles ou très fortes (torrents), contraintes géologiques ou tectoniques (lignes de faille). « Dès lors que l'écoulement n'est pas strictement rectiligne, s'établit une circulation de l'eau hélicoïdale : l'eau circule en surface rapidement d'une berge concave vers la berge convexe du méandre suivant ; elle circule plus lentement au fond de la berge convexe vers la berge concave. Cet écoulement hélicoïdal est a l'origine de la dissymétrie des berges » par le Les méandres évoluent par le processus de migration latérale : la rive concave, affouillée par des courant rapides, se creuse et devient abrupte (cette érosion permet l'apparition d'une mouille) tandis que la rive convexe, sous l'action de l'atterrissement provoqué par la végétation, devient en pente douce (édification d'un banc de convexité). Il est aussi à l'origine de la migration naturelle (appelée aussi translation) des méandres vers l'aval (comme les anneaux d'un serpent se déplaçant de la tête vers la queue) par érosion de la berge concave et engraissement (accumulation des alluvions) de la berge convexe : la rive concave, sapée par le courant, s'éloigne sans cesse vers l'aval et finit par rattraper le méandre suivant[13].

Écologie
Exemple de "réméandrage"[14] associé à une opération de renaturation/passe à poisson en Wallonie, réalisé dans le cadre d'un projet Life[15] destiné à la restauration hydromorphologique des masses d'eau en région wallonne[16],[17]

La méandrisation fait partie des processus dits de perturbation qui créent de nouveaux milieux, colonisés par les espèces pionnières, puis par un stade secondaire et climacique. Ce phénomène contribue à l'hétérogénéité et à la diversité biologique des fleuves, rivières et ripisylves. La méandrisation est un phénomène naturel nécessaire au bon fonctionnement écologique des fleuves, qui devrait être préservé ou restauré pour répondre aux objectifs de bonne gestion de l'eau et de bon état écologique du bassin versant (cf. directive-cadre sur l'eau en Europe), que l'écologie rétrospective peut intégrer dans les démarches de cartographie des corridors biologiques. Ces processus nécessitent que la rivière puisse librement divaguer dans son lit majeur, ce qui est peu acceptable dans les contextes de propriété privée. En France les documents d'urbanisme (SCoT en particulier) peuvent désigner et protéger les zones d'évolution des cours d'eau.

Dans les processus de renaturation, pour retrouver un fonctionnement plus naturel et se rapprocher de l'écopotentialité du cours d'eau et du bon état écologique (objectif de la directive-cadre sur l'eau), des opérations de reméandrisation sont parfois réalisées, par exemple avec l'aide de l'Europe dans le cadre de projets Life (par exemple) et/ou de restauration de la trame verte et bleue ou de gestion restauratoire de sites Natura 2000 tel qu'en vallée de la Lauter où des canaux de drainage ont été reméandrés pour retrouver un paysage et des fonctionnalités plus proches de ces systèmes naturels[18]. Ainsi en Suisse des travaux de grande ampleur sont parfois menés pour que les rivières puissent à nouveau circuler (et former des méandres) dans leur lit majeur[19]. Des guides et ouvrages spécialisés proposent des documents pédagogiques sur le reméandrage[20],[21],[22].

Méandres remarquables

Belgique
  • la cascade de Coo, plus importante cascade de Belgique, est issue d'un méandre qui fut recoupé au XVIIIe siècle par les moines de l'abbaye de Stavelot. Le méandre mort sert dorénavant de bassin inférieur pour la centrale hydro-électrique de Coo-Trois-Ponts ;
  • un méandre de la Lesse fut naturellement recoupé par une perte d'eau dans un sol karstique au gouffre de Belvaux, aux environs de Han-sur-Lesse, ce qui donna naissance aux grottes de Han ("Han" ou "Ham" étant un nom porté par plusieurs localités de Belgique, signifiant méandre). Le méandre historique est régulièrement réoccupé par la rivière lorsque, en cas de fortes pluies, le gouffre ne peut plus accepter l'ensemble du volume d'eau ;
  • méandre de Durbuy, désormais comblé, qui protégeait la vieille ville.

Bolivie
Environs de Puerto Villaroel, Bolivie, vus depuis ISS
  • La région de la confluence des rios Chimoré, Ichilo et Sajta, pour former le rio Mamoré, est un dédale impressionnant de méandres et de bras morts.

Canada

Suisse

France

Thaïlande

Voir aussi

Articles connexes

Bibliographie

Notes et références
  1. La granulométrie du banc s'affine du haut vers le bas, d'amont en aval (de la queue, au milieu puis à la tête du banc).
  2. Il est avec le profil en long et le tracé en plan, une des représentations graphiques qui traduisent la réponse du cours d'eau aux variables (débit liquide et débit de la charge alluviale) qui contrôlent son évolution physique. Le profil en long est un tracé en coupe d'un cours d'eau dans l'axe amont-aval (profil en long du fond du lit et profil en long de la ligne d'eau).
  3. Indice de sinuosité supérieur à 1,5.
  4. Jean-Baptiste Gaby (supérieur du couvent de l'observance de Saint-François de Loches), Relation de la Nigritie, […] Avec la découverte de la Rivière du Senega, dont on a fait une Carte particulière, E. Couterot, , 92 p. (lire en ligne). Voir p. 90, dernière note : « Ragues, ce sont des détours de la rivière, ou ce que nous appellons serpenteaux ».
  5. (en) N. S. Davies, M. R. Gibling et M. C. Rygel, « Alluvial facies evolution during the Palaeozoic greening of the continents: case studies, conceptual models and modern analogues », Sedimentology, vol. 58, no 1,‎ , p. 220–258 (DOI 10.1111/j.1365-3091.2010.01215.x).
  6. L'organisation des successions végétales riveraines des cours d'eau en pays tempéré, comprend des associations différentes, depuis les pionniers jusqu'à la ripisylve constituée. « Les bancs alluviaux sont colonisés en premier par les espèces pionnières herbacées, caractérisées par un enracinement profond qui leur permet de résister aux étiages prolongés et par une bonne faculté de se régénérer par les graines que le courant transporte aisément. En second lieu apparaissent les espèces ligneuses pionnières, les saules tout particulièrement et le peuplier noir. Ensuite apparaissent les aulnes et enfin les espèces à bois dur, frêne, érables, hêtres. Dans les zones aval dépourvues de bancs alluviaux, ou dans les rives concaves, les pieds de berge sont occupés par le saule et le peuplier ainsi que par l'aulne glutineux lorsque les conditions d'humidité le permettent. Plus en hauteur sur la berge, viennent l'érable, le frêne, l'orme, le tilleul… Au sommet de la berge, viennent le charme et le chêne pédonculé ». Cf Gérard Degoutte, Diagnostic, aménagement et gestion des rivières, Lavoisier, , p. 97-98.
  7. Malavoi, J., & Adam, P. (2007). Préservation et restauration physique des cours d'eau. Aspects techniques. Techniques Sciences Méthodes, 2, 39.
  8. Malavoi, J. R., & Adam, P. (2007). La restauration hydromorphologique des cours d'eau : concepts et principes de mise en œuvre; Ingénieries-EAT, 50, 49-61.
  9. (en) Charles E. Smith, « Modeling high sinuosity meanders in a small flume », Geomorphology, no 25,‎ , p. 19-30 (lire en ligne)
  10. (en) G. Parker, « On the cause and characteristic scales of meandering and braiding in rivers », Journal of Fluid Mechanics, vol. 76, no 3,‎ , p. 457-480 (résumé).
  11. Roger Brunet (dir.), Les mots de la géographie, Paris, Reclus-La Documentation française, 1993, (ISBN 2110030364), article « méandre », page 323
  12. Jean-Pierre Bravard et Petit, F., Les cours d'eau - dynamique du système fluvial, Paris, 1997, (ISBN 2200017804), p. 114-123.
  13. Pierre-Alain Roche, Jacques Miquel, Eric Gaume, Hydrologie quantitative, Springer, , p. 153-154.
  14. « Reméandration de l'Eau Blanche à Couvin »(Archive.org • Wikiwix • Archive.is • Google • Que faire ?) [vidéo], Canal, sur walphy.eu, (consulté le ). Autre vidéo : Walphy : une réponse à la fragilité de nos cours d'eau.
  15. Walphy
  16. Commission euréopenne « soil and water challenges simultaneously : LIFE projects have demonstrated the importance of connecting the practical application of soil and water policy »(Archive.org • Wikiwix • Archive.is • Google • Que faire ?) ; voir aussi « aménagement terminé (dans "Walphy : une réponse à la fragilité de nos cours d'eau" » [vidéo], sur youtube.com (consulté le ).
  17. G. Verniers et A. Peeters, « WALPHY: un projet-pilote de réhabilitation de cours d'eau », Revue juridique de l'environnement,‎ , p. 151-162 (lire en ligne, consulté le ).
  18. Mathieu Duffner, « Diagnostic hydrobiologique du site Natura 2000 de la basse vallée de la Lauter et analyse évolutive de repeuplement de canaux de drainage reméandrés », Mémoire professionnel (niveau L),, École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg,‎ (résumé).
  19. « Renaturation des cours d'eau en Suisse (version longue) » [vidéo], sur youtube.com (consulté le ).
  20. P. Adam, J.-R. Malavoi et N. Debiais, « Fiche pédagogique n° 15 : Le reméandrage », dans Manuel de restauration hydromorphologique des rivières, Agence de l’Eau Seine-Normandie (lire en ligne [PDF]), p. 85-92.
  21. (en) P. Boon, P. Calow et G. Petts, River Conservation and Management, Wiley & Sons, (1re éd. 1992), 470 p. (présentation en ligne).
  22. (en) A. Brookes, Channelized Rivers : Perspectives for Environmental Management, Wiley & Sons, , 342 p. (présentation en ligne).
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