Conception d'ouvrages en génie végétal à des fins de stabilisation de berges de rivières : comprendre les défaillances pour aboutir à des réalisations plus robustes

L'érosion de berges est un processus naturel qui peut avoir des conséquences négatives : perte de terres, pollution et dommages aux infrastructures. Cependant, l'érosion des berges est également la principale source de sédiments dans de nombreux cours d'eau et participe au fonctionnement des rivières en tant que systèmes et écosystèmes dynamiques. Par conséquent, la stabilisation de berges ne doit être mise en œuvre que si elle est nécessaire pour protéger des intérêts humains qui ne peuvent être déplacés. Dans ce contexte, les structures plus souples et adaptatives en génie végétal, considérées comme Solutions fondées sur la Nature, constituent une alternative complémentaire aux structures plus rigides en génie civil. Elles permettent, par un travail avec le vivant, de répondre à des défis sociétaux tout en encourageant la biodiversité des milieux riverains et leurs fonctions écologiques essentielles.Les outils de dimensionnement existants ne couvrent pas suffisamment les besoins en conception, ce qui constitue un frein important à l‘usage courant de ces techniques en contextes variés et en leur confiance. La majorité de la littérature portant sur la conception du génie végétal est basée sur des retours d'expérience aboutissant ainsi à des conceptions réalisées en démarche experte très variable d'un concepteur à l'autre, et non sur la base d'une démarche scientifique aboutie. La question centrale de cette thèse est : comment une meilleure compréhension des processus de défaillances de la partie vivante et de la partie structurelle du système, ainsi qu'une reconnaissance des paramètres associés les plus pertinents peuvent permettent d'affiner la conception et le succès des ouvrages de génie végétal ?Le premier axe du manuscrit s'appuie sur la littérature, des données de terrain et des expérimentations en modèle réduit pour faire le diagnostic de la situation et décrire les processus de défaillance des ouvrages de génie végétal mis en œuvre ayant pour objectif principal la stabilisation des berges de rivières. Le second axe se focalise sur l'érosion de pied de berge, point clé à maîtriser pour la pérennité des ouvrages en génie végétal et localisé sous le niveau de reprise de la partie aérienne de la végétation vivante. Il présente les méthodes théoriques d'estimation de l'affouillement en méandre et la distribution des systèmes racinaires dans cette zone fragile. Le troisième axe discute d'éléments complémentaires de conception / réalisation / gestion fournis pour permettre la mise en œuvre d'ouvrages de génie végétal plus robustes. Il se concentre sur les adaptations possibles de la structure des ouvrages face au diagnostic de l'axe 1 et sur la restitution d'une journée d'ateliers en intelligence collective, rassemblant 13 spécialistes. Cette journée a permis de cibler les éléments à développer dans les pratiques actuelles pour la réussite du génie végétal en berge de rivière.Cette thèse a montré que dans les cas étudiés avec berges peu cohésives, malgré la présence de végétation, les phénomènes d'érosion fluviale (en pied, en surface et aux extrémités des structures en berge) sont prévalents sur les phénomènes terrestres de fragilisation et ruptures massives (surpression interstitielle, glissement de terrain). Il a été montré que l'érosion en pied de berge, point clé à contrôler pour la pérennité des ouvrages, peut être maîtrisée en alliant une meilleure estimation des profondeurs à stabiliser et par l'utilisation de structures placées sous le niveau de reprise de la végétation vivante. Un panel d'outils et de techniques d'adaptation aux défaillances est proposé tout au long de la thèse. De par le panel de méthodes scientifiques utilisées pour ce travail à l'interface entre le vivant et les milieux physiques, et de par l'applicabilité souhaitée pour le transfert aux praticiens de ces travaux, les perspectives de recherche ouvertes par cette thèse sont nombreuses, variées et touchent à de multiples disciplines.