River-floodplain hydrology of an embanked lowland Chalk river and initial response to embankment removal

摘要

Rivers have been channelized, deepened and constrained by embankments for centuries to increase agricultural productivity and improve flood defences. This has decreased the hydrological connectivity between rivers and their floodplains. We quantified the hydrological regime of a wet grassland meadow prior to and after the removal of river embankments. River and groundwater chemistry were also monitored to examine hydrological controls on floodplain nutrient status. Prior to restoration, the highest river flows (～2 m~3 s~(-1)) were retained by the embankments. Under these flow conditions the usual hydraulic gradient from the floodplain to the river was reversed so that subsurface flows were directed towards the floodplain. Groundwater was depleted in dissolved oxygen (mean: 0.6 mg O_2 L~(-1)) and nitrate (mean: 0.5 mg NO_(3-)-N L~(-1)) relative to river water (mean: 10.8 mg O_2 L~(-1) and 6.2 mg NO_(3-)-N L~(-1), respectively). Removal of the embankments has reduced the channel capacity by an average of 60%. This has facilitated over-bank flow which is likely to favour conditions for improved flood storage and removal of river nutrients by floodplain sediments.%Depuis des siècles, les cours d'eau ont été canalisés, sur-creusés, et endigués pour accroître la productivité agricole et améliorer la protection contre les crues. Il en a résulté une baisse de la connectivité hydrologique entre ces cours d'eau et leur lit majeur. Nous avons quantifié le régime hydrologique d'une prairie humide avant et après l'élimination de digues la séparant du cours d'eau adjacent. Les compositions chimiques du cours d'eau et de la nappe phréatique ont également été suivies afin de caractériser les interactions entre hydrologie et statut trophique du sol au niveau du lit majeur. Avant restauration, même les plus hauts débits (～2 m~3 s~(-1)) étaient contenus dans le lit mineur par les digues. Dans ces conditions, le gradient hydraulique, dirigé habituellement du lit majeur vers le cours d'eau, s'inversait de telle manière que les écoulements souterrains s'effectuaient en direction du lit majeur. L'eau du sous-sol était plus pauvre en oxygène dissous (moyenne : 0,6 mg O_2 L~(-1)) et en nitrates (moyenne: 0,5 mg NO_(3-)-N L~(-1)) que le cours d'eau (moyenne: 10,8 mg O_2 L~(-1) et 6,2 mg NO_(3-)-N L~(-1), respectivement). L'effacement des digues a réduit la capacité du lit mineur de 60% en moyenne. En facilitant les débordements, les travaux de restauration devraient conduire à un stockage plus important en période de crue et à une épuration de la rivière par stockage des éléments minéraux dans les alluvions.