fleuves et rivières

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Présentation

fleuves et rivières, cours d'eau permettant l'écoulement de l'eau sous l'action de la gravité, dans un lit limité par des berges.

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La diversité des cours d’eau

La variété des termes qui désignent les cours d'eau témoigne de leur diversité. Un ruisseau est le cours d'eau le plus élémentaire ; il recueille les eaux qui ruissellent sur les versants, il n'a pas de tributaire. Le mot fleuve s'applique en général à un long cours d'eau puissant collectant les eaux de nombreux affluents, et qui se jette dans la mer. Le mot rivière désigne un cours d'eau plus ou moins important qui se termine dans une autre rivière, un fleuve ou un lac. Certaines rivières peuvent disparaître par infiltration (pertes dans les régions karstiques) ou par évaporation (dans les régions désertiques).

Fleuves et rivières font partie du cycle de l'eau ; ils assurent le retour des eaux continentales vers les mers et les océans. Ces cours d'eau sont pérennes ou permanents lorsque l'eau s'écoule toute l'année ; ils sont saisonniers lorsque l'écoulement se produit quelques mois consécutifs par an, spasmodiques ou épisodiques lorsqu'il ne dure que quelques heures ou quelques jours seulement à l'issue de brèves périodes pluvieuses (oueds dans les déserts et semi-déserts).

Fleuves et rivières sont alimentés directement par les eaux de pluie, par le ruissellement venu des versants, après de longues périodes pluvieuses ou lors d'averses brutales ; lorsque les cours d'eau naissent dans de hautes montagnes ou qu'ils traversent des régions aux hivers rigoureux (régions tempérées froides, hautes latitudes), ils reçoivent les eaux de la fonte des neiges au printemps et des glaciers en été. Toutes ces eaux de surface ne représentent qu'une partie de l'écoulement ; elles ne suffisent pas à assurer la permanence des cours d'eau. La pérennité de l'écoulement est due à l'apport des eaux souterraines : l'écoulement hypodermique, qui se produit juste sous la surface des versants lorsque le sol est saturé en eau, et surtout le drainage des nappes souterraines recoupées par le lit des cours d'eau.

L'écoulement dans un fleuve ou une rivière résulte de la combinaison entre les facteurs climatiques, orographiques, lithologiques et biogéographiques. La quantité d'eau écoulée représente la différence entre les précipitations tombées sur le bassin-versant et les pertes par évaporation qui dépendent de la température et de la végétation. L'altitude accroît en général le total des précipitations et abaisse la température, ce qui réduit l'évaporation. L'écoulement tend à être plus abondant qu'en plaine tandis que la pente en accélère la vitesse. Dans les massifs montagneux, il est en outre influencé par la rétention nivale ou glaciaire.

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Débit et régime

L'écoulement d'un cours d'eau est caractérisé par son débit, c’est-à-dire le nombre de m³ d'eau qui passe à travers une section donnée du lit, en une seconde. Le débit est rarement identique toute l'année. Ses variations définissent le régime du cours d'eau observé à travers les modifications de la hauteur d'eau dans le lit. Il suffit d'un violent orage pour que les eaux de ruissellement gonflent un ruisseau en quelques heures et le fassent même déborder si l'apport des précipitations excède la capacité de contenance de son lit ordinaire. Quelques jours après la pluie, le ruisseau peut être à sec. Plus les cours d'eau sont importants (grande superficie du bassin-versant, nombre des affluents), moins ils dépendent directement de la pluie.

Presque tous connaissent des eaux basses qui correspondent au seul apport des nappes souterraines dont les eaux arrivent aux rivières, des semaines, des mois, voire des années après les pluies qui les ont alimentées. Ces nappes assurent aux cours d'eau un débit de base entre les périodes pluvieuses.

Les hautes eaux et l'augmentation des débits ont pour origine la fonte des neiges au printemps, celle des glaciers en été, et dans la plupart des cas, la saison des pluies, qui se produit durant la saison froide (zone tempérée), au moment de la mousson ou du passage du soleil au zénith dans la zone intertropicale. Il faut des circonstances climatiques exceptionnelles pour engendrer des crues : les cours d'eau sortent alors de leur lit et inondent leur lit majeur (appelé aussi plaine d'inondation ou plaine alluviale), qu'ils contribuent à nourrir de leurs limons mais qui causent des dégâts aux implantations humaines. Tout aussi exceptionnels sont les étiages qui se manifestent par un lit mineur à sec ou parcouru par un mince filet d'eau serpentant entre des bancs de graviers et de sable. Ils surviennent en cas de pluies réduites pendant de longues périodes, provoquant l'assèchement de la rivière par diminution du débit de base. Cela peut avoir des conséquences désastreuses pour la faune et pour les hommes tributaires des rivières et des fleuves pour l'alimentation en eau, la navigation, etc.

En général, le débit d'un cours d'eau augmente d'amont en aval au fur à mesure que le drainage collecte les eaux de son bassin hydrographique et celles de ses affluents. Parallèlement, la largeur et la profondeur de son lit croissent de sa source à son embouchure. Il existe des exceptions pour les cours d'eau qui ont peu d'affluents dans la partie aval de leur parcours et pour ceux des régions désertiques. Pour les oueds élémentaires, l'eau s'étale, s'infiltre et se perd avant d'atteindre un collecteur plus important. Pour les fleuves qui traversent les déserts, c'est l'évaporation qui leur occasionne des pertes énormes. Par exemple le Nil, un des plus longs fleuves du monde, né sur les hautes terres équatoriales de l'Est africain, reçoit le renfort venu des eaux éthiopiennes avant la longue traversée du désert, de Khartoum à Alexandrie, au cours de laquelle son débit diminue fortement, passant de 2 500 m³/s à Assouan (avant la construction du barrage) à 2 000 m³/s au Caire, avant d'atteindre quand même la Méditerranée.

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Morphologie fluviale

Les cours d'eau sculptent le relief des continents par l'approfondissement de leur lit et par le creusement des vallées.

Les aspects des lits fluviaux reflètent les caractères des cours d'eau. Un écoulement torrentiel se décèle aux très gros blocs qui encombrent le lit et sur lesquels les eaux bondissent, rejaillissent et tourbillonnent. La multitude des bancs de sable et de galets, dans des lits larges, témoigne d'une forte charge et d'une alimentation contrastée (régime dit excessif) au fil de l'année hydrologique ; les chenaux tour à tour se divisent puis se rejoignent. Ces lits à chenaux sont dits anastomosés ou en tresse et diffèrent des lits apparents entièrement recouverts d'eau où l'écoulement se fait dans un chenal unique. Dans ce cas-là, ou bien le lit ordinaire est étroit (gorges), ou bien il écoule des eaux peu chargées en alluvions, ou bien il correspond à un régime pondéré caractérisé par une faible variation des débits moyens mensuels au cours de l'année.

La couleur des eaux révèle en partie la charge ou volume des matériaux transportés. Cette charge comprend les substances dissoutes minérales (bicarbonate de calcium, chlorures, sulfates, etc.) et organiques dont les acides humiques, qui, partout dans le monde, confèrent un reflet brun aux eaux qui ont drainé des régions marécageuses ou forestières. Les matières de la taille des limons, transportées en suspension — les troubles — déterminent la turbidité et dans certains cas, la forte coloration en rouge (fleuve Rouge) en ocre (fleuve Jaune) des cours d'eau qui entaillent des sédiments pélitiques, lœssiques ou détritiques. Quant à la charge grossière, elle demeure en général sur le fond (sauf dans les cas de crues à laves torrentielles), n'apparaissant qu'au moment des basses eaux ou des étiages ; selon leur calibre (blocs, galets, sables), ces matériaux sont déplacés, lors des hautes eaux ou des crues, par poussée, roulage ou saltation. Chaque année, l'ensemble des cours d'eau transportent au total environ 20 milliards de tonnes de sédiments vers les océans. Cela suffit pour diminuer la surface des continents de 3 cm par millénaire.

Agents de transports, les cours d'eau sont aussi des agents d'érosion qui sapent leurs berges, qui arrachent des particules aux fonds des lits inscrits dans des roches meubles, qui polissent les roches les plus dures, taraudées également par le choc ou le tournoiement des galets entraînés par les tourbillons de l'eau. Cette action érosive s'exerce lorsque le fleuve ou la rivière ont simultanément un fort débit, des flots rapides, une charge grossière à transporter. Cela se produit au moment des hautes eaux et des crues sur tous les continents, et de manière plus systématique dans les cours d'eau montagnards. En revanche, dans les bassins tropicaux humides, où sévit une forte altération géochimique, les cours d'eau, dépourvus d'alluvions grossières, ont une action morphogénique réduite qui explique les rapides et les cascades qui accidentent leur profil longitudinal.

Lorsque la pente, et par conséquent la vitesse d'un cours d'eau diminuent ou quand le débit baisse, l'organisme fluvial dépose sa charge en l'abandonnant sur le fond, les alluvions les plus grossières étant immobilisées les premières, puis les particules de plus en plus fines d'amont en aval. Cette sédimentation diminue momentanément la charge (on parle d’évolution par rupture de charges successives), surélève le fond, augmente la pente locale, ce qui permet une reprise de l'action érosive immédiatement à l'aval. La dénivellation entre les secteurs érodés et remblayés augmente la pente, ce qui déclenche une érosion régressive remettant en mouvement les matériaux précédemment sédimentés. Ainsi, de proche en proche, des sources vers l'embouchure, le lit des cours d'eau et leur profil longitudinal sont sans cesse remaniés et abaissés pour tendre vers un profil concave.

Le dépôt des alluvions s'effectue aussi lors d'une inondation quand les eaux qui débordent du lit ordinaire perdent de la vitesse. Petit à petit, des digues naturelles latérales appelées levées s'édifient au sommet des berges de chaque côté des cours d'eau. Plus ceux-ci charrient de débris et plus les crues sont fréquentes, plus les bourrelets de rive sont hauts, dominent la plaine alluviale et créent une pente inclinée vers la base des versants.

L'action érosive s'exerce aussi dans un plan horizontal, la rivière élargissant son lit en sapant la base des versants de la vallée. Le phénomène est spectaculaire lorsqu'un cours d'eau décrit des méandres. Ces sinuosités s'accentuent par creusement de la rive concave et accumulation d'alluvions sur la rive convexe en même temps que l'ensemble du méandre se déforme et glisse vers l'aval. Il arrive que des méandres voisins prennent une telle importance que les cloisons ou les pédoncules qui les séparent deviennent très étroits ; une simple brèche ou un débordement lors d'une crue permet au cours d'eau de les recouper et d'adopter un tracé plus rectiligne. Le recoupement des méandres libres qui se rencontrent, isolent des bras morts qui forment des lacs, en forme de croissant, dans la plaine d'inondation. Ces lacs se remplissent lentement de sédiments fins apportés par la rivière quand elle inonde son lit majeur. Tant qu'ils existent, ces bras morts constituent des habitats écologiques qui enrichissent la diversité des milieux alluviaux.

Les cours d'eau présentent trois secteurs où toutes ces actions morphogéniques ont une localisation préférentielle. Le cours supérieur, quel que soit le relief du bassin hydrographique d'amont, est la partie du lit où prédomine l'incision linéaire à l'origine des vallées en forme de V étroit en montagne et dans les hauts plateaux. À l'occasion de confluences ou au sortir des secteurs pentus, certaines rivières déposent leurs alluvions en édifiant des cônes de déjection. Le cours moyen, en pente généralement plus faible que le cours supérieur, est celui où transitent et où sont déposées, reprises, déplacées et amenuisées, de proche en proche, les alluvions arrachées à l'amont. La plaine alluviale s'élargit, les versants s'évasent. Le cours inférieur tend vers une pente infime ; seuls les matériaux fins peuvent être transportés et s'accumuler.

La plupart des rivières se jettent dans la mer par un estuaire. C'est une zone de transition où l'eau douce du cours d'eau se mélange à l'eau salée de la mer sous l'influence des marées. En présence de sel, les particules de boue et d'argile s'agrègent les unes aux autres (floculent) et les flocons ainsi formés se déposent dans des marais au fond vaseux (slikke), affectés par la marée (marais maritimes). Les estuaires offrent une grande richesse et une diversité d'habitats aussi bien pour la faune et la flore marines que pour celle des rivières. Cependant, le développement portuaire et industriel détruit les habitats naturels et la faune risque à tout moment d'être affectée par la pollution. Les estuaires abritent en effet des ports dont certains figurent parmi les plus grands du monde : Rotterdam, à l'embouchure du Rhin, New York, sur l'Hudson, Londres, sur la Tamise, etc. ; en France, Bordeaux, Nantes et Rouen sont des ports de fond d'estuaire tandis que Le Verdon, Saint-Nazaire et Le Havre occupent respectivement l'entrée des estuaires de la Garonne, de la Loire et de la Seine.

L'autre type d'embouchure est le delta qui se caractérise par sa forme triangulaire ressemblant à la lettre grecque delta. Il se construit lorsqu'un cours d'eau se jette dans la mer ou dans un lac en ayant encore une forte charge alluviale qui se dépose. Le delta du Rhône est encore un bon exemple, malgré les aménagements du cours du fleuve qui réduisent de plus en plus les transferts sédimentaires vers l’aval. Le cours d'eau se divise en de nombreux bras car les eaux ont du mal à se frayer un chemin entre les bancs d'alluvions, les bourrelets de rive et, parfois, les cordons littoraux d'origine marine qui barrent l'embouchure.