III - Les Estuaires

A - Définition et enjeux

Les estuaires constituent une catégorie de formes littorales qui désignent l'embouchure d'un fleuve sur une mer ouverte et où se font sentir les marées. De cette rencontre entre eaux salées et eaux douces s'ensuivent une dynamique particulière et des mécanismes sédimentaires spécifiques. Parce que ce sont des lieux de contact dans lesquels abondent les éléments nutritifs, les estuaires sont très favorables à la vie végétale et animale. Les estuaires apparaissent donc comme des lieux d'échanges très efficaces d'énergie et de matière entre le domaine marin et le domaine terrestre. Les aménagements dont les estuaires ont été l'objet depuis le milieu du siècle dernier, ont profondément modifié non seulement leur géométrie mais aussi les processus hydrologiques et sédimentologiques naturels. Les estuaires sont des espaces littoraux très sensibles à l'intervention humaine qui bouleverse très vite l'équilibre de l'écosystème.


B -La dynamique des estuaires

Les estuaires sont sensibles à la houle, aux ondes de tempêtes, au vent qui peut faire naître des vagues et est susceptible de renforcer ou de freiner la vitesse des courants de marées. Cependant, les deux forces essentielles qui commandent la dynamique des estuaires sont d'une part celle liée au fleuve, d'autre part celle liée à la marée.

Marée dynamique et marée saline :

La marée provoque dans un estuaire un mouvement alternatif de la masse d'eau qu'il contient. La pénétration de l'eau de mer pendant le flot refoule l'eau douce vers l'amont jusqu'au point à partir duquel on retrouve un courant fluvial dirigé vers l'aval. C'est ce que l'on appelle la marée dynamique dont l'ampleur dépend du marnage, de la pente du lit submergé, de la largeur et de la profondeur de l'estuaire, du débit fluvial. Elle n'a donc pas la même importance en vives-eaux et en mortes-eaux, en étiage, en eaux moyennes et en crues (sur l'Amazone, elle remonte sur plusieurs centaines de kilomètres). La pénétration de l'eau de mer proprement dite dans l'estuaire constitue la marée de salinité dont le front se situe bien en-deçà du point extrême atteint par la marée dynamique.

Dans un estuaire, parce que sa profondeur et sa largeur diminuent vers l'amont, l'onde de marée subit des modifications. D'une part, souvent, le marnage augmente vers l'amont pour ensuite s'amortir et finir par disparaître avec le relèvement de la pente du lit. D'autre part, la courbe de marée perd son aspect de sinusoïde régulière : elle devient de plus en plus dissymétrique au fur et à mesure que l'on s'éloigne de la mer parce que le flot devient de plus en plus rapide et court par rapport au jusant.

A l'amont, parce que l'eau douce est plus légère que l'eau de mer, l'intrusion saline se termine par un coin, limité par la courbe isohaline de 0.5, qui repose sur le lit de l'estuaire et dont la position varie, d'une part avec le coefficient de la marée, d'autre part avec l'importance du débit fluvial. Le mélange entre les deux masses liquides n'est pas immédiat et leur stratification engendre des courants de densité. Il existe ainsi une circulation hydrologique originale qui s'ajoute à celle liée aux courants de marée et qui donne sa spécificité à la dynamique estuarienne.

Théorie des courants résiduels

Les courants créés par le mélange eau douce-eau salée dans les estuaires sont appelés courants résiduels et représentent typiquement moins de 10% de l'amplitude des courants de marée mais ils sont importants en terme de transport de sédiments.

Les résultats des équations des courants résiduels, en première approximation, montrent que la composante horizontale de la vitesse résiduelle comprend deux parties :

Répartitions verticales des composantes de la vitesse résiduelle


C- Les différents types d'estuaires

Les modalités de pénétration de la marée de salinité ainsi que le degré de mélange des eaux marines et fluviales permettent de répartir les estuaires en trois grandes catégories :


De fait, selon les époques, un même estuaire peut changer de catégorie.


D - Les phénomènes de sédimentation dans les estuaires

Les estuaires constituent des milieux sédimentaires originaux. Aux matériaux qui y sont apportés par les fleuves s'ajoutent ceux qui y sont introduits par la mer. Ces matériaux sont ballottés par les courants avant d'être, soit déposés à l'intérieur des estuaires, surtout sous forme de vase, soit expulsés vers le large à l'occasion de grandes crues.

Les apports venus du continent sont importants et souvent prépondérants. Ils sont liés à l'érosion par les eaux courantes dans les bassins versants, donc déterminés par des conditions climatiques, géologiques, topographiques, biogéographiques. Des matériaux pénètrent aussi dans les estuaires à partir de la plate-forme continentale, apportés par les vagues et la dérive littorale qui sont ensuite relayés par les courants dus à la marée.

Dans la plupart des estuaires, il existe une zone où les sédiments fins en suspension sont fortement concentrés. Cette zone de turbidité maximale est appelée bouchon vaseux. Elle se situe généralement dans la zone centrale de l'estuaire, à l'amont de l'intrusion saline, au niveau du point nodal qu'elle suit dans ses migrations longitudinales, au gré des variations du débit fluvial et de la marée. Le bouchon vaseux repose sur le fond de l'estuaire et c'est pendant les périodes d'étiage qu'il est le plus dense et le plus volumineux. On explique l'existence du bouchon vaseux par l'obstacle que représente la circulation résiduelle au fond de l'estuaire, liée à l'intrusion saline, pour les sédiments transportés en suspension dans la tranche inférieure de l'eau douce qui vient de l'amont.

Le bouchon vaseux ne concentre pas que des particules minérales. A celles-ci sont associés, depuis que les estuaires font l'objet d'aménagements urbains, portuaires et industriels, des polluants chimiques et bactériologiques. La connaissance du comportement du bouchon vaseux présente donc un intérêt non négligeable.

La sédimentation se fait à la hauteur du bouchon vaseux, non seulement dans le fond des chenaux mais aussi sur les bords des estuaires, de l'amont à l'aval, puisque la zone de turbidité maximale connaît des pulsations latérales et des déplacements longitudinaux en fonction du débit fluvial et du coefficient des marées.

Les formes liées à la sédimentation se rangent dans deux grandes catégories. Sur les bords des estuaires, on trouve des marais dus à un colmatage vaseux. En leur milieu, on rencontre des îles et des bancs dont l'existence est liée à la dynamique de l'eau dans les chenaux. La forme allongée est la plus fréquente et doit être mise en relation avec la réversibilité des courants de marée. Ces accumulations sont constituées essentiellement par du sable d'origine fluviale à l'amont, marine à l'aval avec une fraction vaseuse plus ou moins importante selon les lieux et se modifient au cours du temps.


Conclusion : effets des aménagements sur les estuaires

A partir du milieu du XIXe siècle, spécialement dans les pays industrialisés, a été mis en place un processus continu et progressif d'interventions qui a introduit de profonds changements dans la géométrie et l'hydrologie des estuaires. Les aménagements réalisés pour améliorer la navigation d'une part et pour conquérir le domaine des terres bordières d'autre part, ont parfois profondément perturbé l'équilibre dynamique naturel des estuaires et menacent à plus ou moins long terme l'environnement.

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