A propos de l hydromorphologie des rivières BIOTEC Biologie appliquée

Transcription

1 - 1 - BIOTEC Biologie appliquée

2 Le cours d eau, un système vivant et complexe EAU Qualité physico-chimique Producteurs primaires REGIME HYDROLOGIQUE BIOCENOSES (invertébrés, poissons,...) HABITATS Matière organique MORPHOLOGIE DU LIT Végétation rivulaire BIOTEC Biologie appliquée

3 Le cours d eau, un système vivant et complexe BIOTEC Biologie appliquée

4 A propos de l hydromorphologie des rivieres Le cours d eau, un système vivant et complexe MATHUR, A. & DA CUNHA; D Mississipi floods-design a shifting landscape. Yale Univ. Press BIOTEC Biologie appliquée

6 Le cours d eau, un système vivant et complexe Périphyton Necton Plancton Neuston Benthos HEE HE MA ME BE Sables, limons Sables, limons, argiles Eboulis Graviers, sables, limons Zone forestière Eau, blocs, gros cailloux, galets Zone végétation aquatique Algues, mousses, autres hydrophytes Graviers Zones graminées ripicoles Hélophytes Buissons, saules, viorne, fusain,... Zone bois tendre Saules arbustifs et arborescents Aulne Zone bois dur Frêne Erable Hêtre Ranunculetum fluitantis Phalaridetum Petasitetum Salici- Viburnetum Salicetum Alnetum Aceri- Fraxinetum Fagetum Niveaux d'eau - Hee : hautes eaux exceptionnelles He : Hautes eaux Ma : Moyen annuel Me : Moyen été Be : Basses eaux BIOTEC Biologie appliquée

7 Le cours d eau, un système vivant et complexe Zonation altitudinale Répartition en mosaïques Zonation en séries BIOTEC Biologie appliquée

9 Le cours d eau, un système vivant et complexe La Dordogne BIOTEC Biologie appliquée

10 Le cours d eau, un système vivant et complexe L Isle BIOTEC Biologie appliquée

11 Le cours d eau, un système vivant et complexe L Isle BIOTEC Biologie appliquée

12 Les impacts des travaux de chenalisation BIOTEC Biologie appliquée

14 Les principaux moteurs de l intervention humaine Infiltration Percolation Ruissellement ENGORGE- MENTS SUPERFICIELS REMONTEES D'EAU SOUTERRAINE PRECIPITATIONS CRUE TRANSPORT SOLIDE embâcles, graviers,... ACCUMULATION VEGETATION ENCOMBRANTE ou INSTABLE TRAVAUX DE CHENALISATION (recalibrage, endiguement, rescindement de méandres, enrochement, etc.) MAUVAISE GESTION DE LA VEGETATION CURAGE DU LIT ACCIDENT GEOLOGIQUE OBSTACLE DEVERSEMENT DE MATERIAUX EN BERGE RONGEURS LABOURAGE ET CIRCULATION LOURDE EN BERGE BETAIL ABSENCE DE VEGETATION ou VEGETATION INADAPTEE ou PLANTES INVASIVES BATILLAGE MAREE MASCARET INSTABILITE / QUALITE DES SOLS BIOTEC Biologie appliquée

16 Les impacts des travaux de chenalisation La Sorne Jura, ~ BIOTEC Biologie appliquée

18 Les impacts des travaux de chenalisation REDRESSEMENT CORRECTION A CORRECTION/ B B Amont Cours d'eau naturel Aval A Altitude B Pente naturelle Augmentation Augmentation artificielle artificielle de la pente pente Raccourcissement Raccourcissement du tronçon Incision régressive du lit Affouillement des berges B Recherche rapide de la pente et de la sinuosité primitives = basculement du lit Relèvement du lit Inondations Distance BIOTEC Biologie appliquée

22 Les impacts des travaux de chenalisation Schématiquement, les impacts regrettables de ces ouvrages peuvent être déclinés en trois catégories : Ils modifient les flux liquides, solides, biologiques Modifications plus ou moins importantes des hydrogrammes de crue, blocage de la charge solide, difficulté de franchissement par les peuplements piscicoles, rupture de la continuité écologique pour les biocénoses aquatiques, «glissement typologique», etc. Ils ont un effet «retenue» Ils se traduisent à leur amont par un remous à l origine de faciès d écoulement lentiques et profonds en lieu et place des séquences naturelles de faciès d écoulement (radiers, plats, mouilles, etc.). En outre, ces retenues favorisent le réchauffement des eaux en période estivale et aggrave les phénomènes d eutrophisation. ils ont un effet «point dur» En réduisant les processus naturels d érosion latérale, ils peuvent être assimilés à un point de blocage de la dynamique fluviale et perturbe les processus de réequilibrage morpho-dynamique BIOTEC Biologie appliquée

24 Les impacts des travaux de chenalisation (curage/extraction) BIOTEC Biologie appliquée

25 Les impacts des travaux de chenalisation (curage/extraction) BIOTEC Biologie appliquée

26 Postulats Trois types de modifications essentielles constituent un frein à l atteinte du bon état écologique des cours d eau : l altération des flux : modification des régimes hydrologiques, altération de l équilibre sédimentaire (graviers, sables, fines) ; l altération des formes : la géométrie des cours d eau (simplification des faciès d écoulement, rectifications, rescindements, etc.) ; l altération de l accès aux habitats : perturbation ou rupture des connections entre les milieux connexes (bras mort, prairie alluviale, etc.) et modification de la continuité biologique amont/aval (circulation des poissons et autres espèces aquatiques) BIOTEC Biologie appliquée

27 Postulats Depuis l année 2000, la Directive Cadre sur l Eau (DCE) donne des objectifs de résultat ambitieux en terme d état ou de potentiel écologique des rivières et en terme de continuité écologique. Or, il est maintenant admis que la composante physique des milieux aquatiques agit comme l un des principaux facteurs limitant pour le bon fonctionnement de ceux-ci. Dans cette acceptation, il est aujourd hui possible de définir trois grandes catégories d actions sur un cours d eau visant à préserver ou à restaurer un bon fonctionnement morphologique et écologique (ADAM P., MALAVOI J.R., DEBIAIS N., 2007 Manuel de restauration hydromorphologique des cours d eau AESN.). Schématiquement, ces différentes catégories d actions peuvent être distinguées ainsi : Si le fonctionnement morpho-écologique est encore bon, Préservation : catégorie P Il s agira le plus souvent d opérations de sensibilisation des gestionnaires et riverains, de protection ou de maîtrise foncière de secteurs menacés par une pression anthropique latente BIOTEC Biologie appliquée

28 Postulats Si le fonctionnement morpho-écologique est légèrement dégradé mais encore correct, Limitation des dysfonctionnements futurs : catégorie L Une opération de restauration n est peut être pas nécessaire mais il semble important de mettre en oeuvre des actions qui bloquent les dysfonctionnements en cours de manifestation (mise en place d un seuil de fond pour juguler un processus d incision du lit qui commence à se manifester, rétablissement d un espace de mobilité pour éviter l accentuation d une incision encore modérée, amélioration de la gestion des débits à la sortie d un barrage, etc.). Si le fonctionnement morpho-écologique est dégradé, Restauration : catégorie R Trois niveaux d objectifs de restauration (qui correspondent aussi à trois niveaux d ambition) peuvent alors être distingués BIOTEC Biologie appliquée

29 Postulats Niveau R1 : objectif de restauration d un unique compartiment de l hydrosystème, souvent piscicole, dans un contexte où l on ne peut réaliser une véritable opération de restauration fonctionnelle. Il s agit souvent de mettre en place des structures de diversification des écoulements (déflecteurs, seuils, etc.). Ce niveau d ambition ne nécessite pas une grande emprise latérale. Il peut être mis en oeuvre dans l emprise actuelle du lit mineur ou légèrement augmentée. Il est surtout utilisé en zone urbaine ou péri-urbaine, où les contraintes foncières sont importantes. Niveau R2 : objectif de restauration fonctionnelle plus globale. L amélioration de tous les compartiments aquatiques et rivulaires est visée : transport solide, habitat aquatique, nappe alluviale, formations végétales riveraines. Ce niveau nécessite une emprise foncière plus importante (de 2 à 10 fois la largeur du lit mineur avant restauration). Il peut être atteint par exemple par un reméandrage pour un cours d eau rectifié, par un écartement des digues pour un cours d eau fortement endigué, par la remise à ciel ouvert d un lit de cours d eau mis sous tuyau ou couvert, etc BIOTEC Biologie appliquée

30 Postulats Niveau R3 : il correspond au niveau R2 + espace de mobilité ou espace de fonctionnalité. Il s agit d une restauration fonctionnelle complète de l hydrosystème, y compris de la dynamique d érosion et du corridor fluvial. L emprise nécessaire pour que ce niveau d ambition soit pertinent est au minimum de l ordre de 10 fois la largeur du lit mineur avant restauration. Si le cours d eau est actif ou potentiellement actif, cette emprise sera un véritable espace de mobilité qui lui permettra d éroder ses berges et de retrouver une dynamique fluviale naturelle. Si le cours d eau n est pas potentiellement actif (faible puissance, berges cohésives, peu d alluvions en transit), cette emprise sera plutôt un espace de fonctionnalité dans lequel on laissera s installer une végétation alluviale naturelle (corridor fluvial) ou, au contraire, on créera de toutes pièces une diversité de milieux biologiques annexes au cours d eau (zones humides, mares, haies, prairies, boisements pionniers, etc). Cette catégorisation des niveaux de restauration correspond, bien entendu, à un gradient continu allant de la restauration d un nombre limité de fonctionnalités (R1) à un nombre maximal de fonctionnalités (R3). La limite entre ces «classes» est donc fictive BIOTEC Biologie appliquée

31 Postulats BIOTEC Biologie appliquée

32 Postulats Pour mémoire, une opération de restauration morpho-écologique et fonctionnelle de cours d eau peut être menée «passivement» (en réduisant les «agents ou forces de dégradation») ou activement (par des interventions plus volontaristes). De manière générale : plus un cours d eau est puissant, plus ses berges sont aisément érodables et son transport solide important, plus sa restauration sera «aisée», menée à moindre prix et avec des effets rapides. La simple suppression des agents ou forces de dégradation (empierrements, barrages, etc.) suffit généralement pour que le cours d eau se réajuste immédiatement tant d un point de vue physique qu écologique. A contrario, la restauration active sera nécessaire sur les cours d eau peu puissants, peu actifs et à faible transport solide. Elle nécessite cependant des travaux plus onéreux et délivre, à priori, des résultats moins spectaculaires BIOTEC Biologie appliquée

33 Postulats La puissance spécifique d un cours d eau (son énergie potentielle), c est-à-dire sa capacité à mobiliser les matériaux du lit, peut être évaluée selon la formule suivante : La puissance (Ω) est calculée comme suit: Ω = γ Q J (en watts/m) La puissance spécifique (ω) est calculée comme suit: ω = Ω/l (en watts/m2) où γ est le poids volumique de l eau (9810 N/m3), Q le débit (m3/s), J la pente de la ligne d énergie en m/m, l la largeur du lit pour le débit retenu (m). Selon l expérience et la littérature, on constate qu en dessous d un seuil de W.m2, les cours d eau n ont pas de réelle capacité de réajustement (notion de seuil d irréversibilité) BIOTEC Biologie appliquée

34 Postulats Pour mémoire et en terme de restauration, le linéaire de cours d eau «travaillé» peut être plus ou moins pertinent par rapport au niveau d ambition souhaité. A ce titre, par expérience et de façon tout-à-fait empirique, il est possible de convenir que : Pour un linéaire inférieur à 20 fois la largeur du lit : effet vraisemblablement peu pertinent et uniquement local. Opération qui peut avoir éventuellement un intérêt en traversée urbaine couplé à un objectif paysager, donc si l'objectif n'est pas uniquement lié à de la restauration; Pour un linéaire compris entre 20 et 100 fois la largeur du lit : l effet reste local mais on se rapproche de dimensions pertinentes à l échelle d un tronçon de cours d eau; Pour un linéaire supérieur à 100 fois la largeur du lit : on atteint des dimensions significatives vis à vis de la restauration de tronçons de cours d eau. Le projet est réellement pertinent d'un point de vue de son linéaire d'intervention BIOTEC Biologie appliquée

35 De nouvelles pratiques de restauration - le Sierroz à Aix-les-Bains ( dept.73) BIOTEC Biologie appliquée

41 Quels impacts et quelles solutions pour des rivières vivantes? Quoiqu il advienne, «Il sera toujours plus facile de mettre un sucre dans le café que de le retirer» BIOTEC Biologie appliquée