Vers un tableau de bord de la situation environnementale de l estuaire de Seine. - Élaboration de fiches indicateurs -

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1 IBEA Institut de Biologie et d Écologie Appliquées 44, rue Rabelais Angers cedex 01 Union Européenne Groupement d Intérêt Public Seine-Aval 12, avenue Aristide Briand Rouen Vers un tableau de bord de la situation environnementale de l estuaire de Seine - Élaboration de fiches indicateurs - C. Degremont MASTER II Écologie des Ressources Naturelles et Développement Durable Août 2007 Sous la direction de Cédric FISSON (Chargé d études - GIP Seine-Aval) Tuteur universitaire : Patrick GILLET

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3 Claude MONNET, Bateaux de pêche quittant le Havre «Où l Eau existe, l Homme se fixe.» Paul VALERY

4 Remerciements Au terme de ce travail, je souhaite exprimer mes plus vifs remerciements à l équipe du Groupement d Intérêt Public Seine-Aval au sein de laquelle j ai passé un excellent stage, riche en enseignements et en découvertes ; Virginie, Charlène, Béatrice, Stéphanie, Nicolas, Cédric et Loïc. Je souhaiterai remercier plus particulièrement Cédric Fisson qui m a offert l opportunité de réaliser ce stage et avec qui j ai effectué ce travail, et Nicolas Bacq pour son aide (mais aussi pour les cours qui m ont donné envie de venir réaliser mon stage de fin d études au sein du GIP SA). Merci aussi à tous ceux qui ont bien voulu me faire partager leurs connaissances sur l estuaire de Seine.

5 Table des matières INTRODUCTION... 1 Première Partie: Contexte générale de l'étude 1. PRESENTATION DE L ORGANISME D ACCUEIL : LE GROUPEMENT D INTERET PUBLIC SEINE-AVAL L ESTUAIRE DE SEINE, ENTRE LE BARRAGE DE POSES ET LA BAIE DE SEINE Les estuaires : des systèmes complexes et particuliers Une définition Les grandes caractéristiques des estuaires Les principaux estuaires francais Présentation de la zone d étude La Seine, de la source à l embouchure Les limites de l estuaire La géomorphologie Les caractéristiques hydrologiques et hydrodynamiques La Seine et l Homme La qualité des eaux TABLEAU DE BORD ET INDICATEURS : DEFINITIONS, EXEMPLES ET DEMARCHE SEINE-AVAL Définitions Le tableau de bord : notions Les indicateurs : définition et rôles Les fiches indicateurs : définition Quelques exemples de tableaux de bord et d indicateurs Démarche Seine-Aval : vers un tableau de bord de la situation environnementale de l estuaire de Seine Deuxième partie: Résultats 1. STRUCTURE DU TABLEAU DE BORD DU GIP SEINE-AVAL ET DES FICHES INDICATEURS Le tableau de bord Les fiches indicateurs La structure Les thématiques abordées Les informations et les outils à disposition Les entretiens LES INDICATEURS DE L ETAT DE SANTE DE L ESTUAIRE DE SEINE... 18

6 2.1. Axe 1 Aspects morphologiques, climatiques et hydro-sédimentaires Les apports d eau douce Les matériaux fins Axe 2 Qualité de l eau et contaminations La concentration en oxygène dissous Le risque d eutrophisation dans la partie orientale de la Baie de Seine Axe 3 État des ressources biologiques La faune benthique dans l estuaire et dans la Baie de Seine Les efflorescences phytoplanctoniques Axe 4 Usages et aménité La perception de la restauration environnementale par la population locale Les mesures de protection du patrimoine naturel BILAN DE L ETAT DE SANTE DE L ESTUAIRE DE SEINE Troisième partie: Discussion et perspectives 1. UTILISATION DES INDICATEURS COMME OUTILS D EVALUATION DE L ENVIRONNEMENT ESTUARIEN PROPOSITION DE TABLEAU DE BORD CONCLUSION BIBLIOGRAPHIE ANNEXES... 49

7 Liste des figures Figure 1. Chronologie des phases du Programme Seine-Aval. Figure 2. Situation et caractéristiques du bassin versant de la Seine. Figure 3. Limites géographiques du territoire de l estuaire de Seine. Figure 4. Chronologie des principaux aménagements dans l estuaire de Seine depuis le XIXe siècle. Figure 5. Pollution par les détergents au barrage de Poses en Figure 6. Débits moyens entre 1995 et 2005 des principaux affluents de l estuaire de Seine et de la Seine à Poses. Figure 7. Evolution du débit moyen annuel de la Seine au barrage de Poses entre 1941 à Figure 8. Débit de la Seine à Poses durant l année 2006 Les percentiles sont calculés pour la période Figure 9. Évolution des concentrations de MES entre les points kilométrique (Pk) 210 et 350 entre 1970 et Figure 10. Concentrations des matières en suspension sur quatre stations entre le barrage de Poses et Tancarville en Figure 11. Concentration en oxygène dissous (mg/l) entre le barrage de Poses (Pk 202) et Honfleur (Pk 356) entre 1970 et 2005, comparée au débit moyen trimestriel à Poses et à la température moyenne trimestrielle à Poses. Figure 12. Reconstitution de la variation à long terme de l ICEP calculée par le modèle Riverstrahler. Figure 13. Représentation de l'icep calculé à partir des mesures in situ des flux de nutriments. Figure 14. Masses d'eau de l'estuaire de Seine définies dans le cadre de la Directive Cadre sur l'eau. Figure 15. Etat des peuplements benthiques de l estuaire de Seine et de la partie orientale de la Baie de Seine selon le BOPA en 1986, 1991, 1996, 2001 et Figure 16. Évolution de l'ibga depuis 1988 sur trois stations en estuaire de Seine. Figure 17. Pourcentages de blooms de phytoplancton par année calculés pour les points de surveillance Antifer et Bouée Carosse. Figure 18. Représentation de l abondance de trois genres toxiques de phytoplancton rencontrés en Baie de Seine. Figure 19. Qualificatifs mélioratifs donnés par la population aux actions environnementales. Figure 20. Les niveaux de protection du patrimoine naturel en estuaire de Seine. Figure 21. Prototype I de tableau de bord. Figure 22. Prototype II du tableau de bord. Tableau 1. Conséquences des actions de restauration selon le grand public.

8 Abréviations AESN : Agence de l Eau Seine-Normandie APB : Arrêté préfectoraux de Protection Biotope ASICEN : Association Syndicale de l'industrie et du Commerce pour l'environnement Normand ASP: Amnesic Shellfish Poisoning BOPA: Benthic Opportunistic Polychaetes Amphipods) CEE : Communauté Economique Européenne CELRL : Conservatoire de l Espace Littoral et des Rivages Lacustres CEMAGREF : Centre national du machinisme agricole, du génie rural, des eaux et des forêts CSLN : Cellule de Suivi du Littoral Normand DCE : Directive Cadre sur l Eau DIREN HN : DIrection Régionale de l'environnement Haute-Normandie DRIRE HN : Direction Régionale de l'industrie, de la Recherche et de l'environnement Haute- Normandie DSP: Diarrhetic Shellfish Poisoning EcoQ: ECOlogical Quality Status EPA : Environmental protection Agency GIP : Groupement d Intérêt Public HAP : Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques IBGA : Indice Biologique Global Adapté aux grands cours d eau et aux rivières profondes ICEP: Indicator of Coastal Eutrophication Potentiel IFREMER : Institut Français de Recherche pour l Exploitation de la MER OCDE : Organisation de Coopération et de Développement Economique PAH : Port Autonome du Havre PAR : Port Autonome de Rouen PCB : PolyChloroBiphényls Pk : Point kilométrique PNRBSN : Parc Naturel Régional des Boucles de la Seine Normande PSP : Paralytic Shellfish Poisoning REPHY : REseau de surveillance du PHYtoplancton et des phycotoxines RNB : Réseau National de Bassin SDAGE : Schéma Directeur d Aménagement et de Gestion des Eaux SNS : Service de Navigation de la Seine STEP : Station d Epuration UIC : Union des Industries Chimiques ZICO : Zone Importante pour la Conservation des Oiseaux ZNIEFF I : Zone Naturelle d'intérêt Écologique, Faunistique et Floristique de type I ZNIEFF II : Zone Naturelle d'intérêt Écologique, Faunistique et Floristique de type II ZPS : Zone de Protection Spéciale ZSC : Zone Spéciale de Conservation

9 Introduction Vers un tableau de bord de la situation environnementale de l estuaire de Seine Les estuaires occupent une position bien particulière au sein des écosystèmes, et ont de ce fait des fonctions spécifiques. Zones d interface entre le milieu continental et le domaine marin, ils sont la voie empruntée par les poissons migrateurs. Reconnus comme des milieux à forte productivité biologique, ils sont à la base de chaînes alimentaires dont dépendent les espèces halieutiques. Ils constituent aussi une zone de repos pour les espèces d oiseaux migratrices et hivernantes. Ils ont enfin un rôle dans la régulation des flux de polluants. En parallèle, ces milieux ont toujours été convoités par les hommes pour diverses activités ; dans un premier temps pour la pêche et la chasse, puis pour le transport fluvial et marin. Le développement économique a été accompagné de nombreux aménagements : zones portuaires, zones industrielles, zones urbaines et infrastructures routières Ces pressions anthropiques n ont pas été sans conséquences pour cet écosystème unique et pour la qualité physico-chimique des eaux. L estuaire de Seine fait partie des estuaires Nord-Atlantiques qui ont subit une influence anthropique et cette évolution. En estuaire de Seine, c est à partir des années 1990, avec le lancement du Programme Seine-Aval (1995), que les connaissances se sont accrues. À l heure actuelle, résolument tourné vers l opérationnalité, le Programme Seine-Aval est soutenu par un Groupement d Intérêt Public en environnement qui a pour but de réaliser le transfert des connaissances scientifiques et techniques vers les gestionnaires, aménageurs et usagers de l estuaire de Seine. Afin de mettre en valeur ces connaissances et de mettre à disposition de la société civile un outil d aide à la décision, le Groupement d Intérêt Public Seine-Aval s est vu confier la réalisation d un tableau de bord de suivi de la situation environnementale de l estuaire de Seine. La démarche nécessaire pour répondre à cette question a été définie. Elle consiste en la réalisation de fiches thématiques, construites autour d indicateurs environnementaux, qui s intègreront dans les quatre axes thématiques du tableau de bord : i) Aspects morphologiques, climatiques et hydro-sédimentaires ; ii) Qualité de l eau et contamination ; iii) État des ressources biologiques ; iv) Usages et aménité. Cette étude, menée dans le cadre de ce projet, a pour but de fournir un premier travail concernant l élaboration des fiches. À partir des informations disponibles au sein du Groupement d Intérêt Public Seine-Aval et des autres structures étudiant l estuaire, l objectif est de définir des indicateurs adaptés au milieu estuarien. Ces indicateurs doivent permettre de répondre à la question concernant l état de santé environnemental de l estuaire de Seine. Après avoir présenté le territoire sur lequel le tableau de bord s inscrit, ainsi que le contexte général de cette étude, les principaux résultats issus de l analyse des indicateurs seront exposés et discutés afin de dresser un état des lieux de l estuaire, avant de finir par une proposition de réalisation de tableau de bord

10 Première Partie : Contexte général de l étude Le Groupement d Intérêt Public Seine-Aval est une structure dont une de ces missions est de transmettre à la société civile les informations concernant le fonctionnement de l estuaire de Seine. Cet écosystème est considéré comme complexe car constitue la zone d interface entre le milieu continental et le domaine marin. De plus, il possède un fort potentiel écologique qui est menacé par les pressions anthropiques. Afin de valoriser et de mettre à la disposition des acteurs (gestionnaires, aménageurs et usagers) les connaissances sur l estuaire et son évolution, le GIP Seine-Aval doit mettre en place un tableau de bord de suivi de l état environnemental de ce territoire.

11 1. Présentation de l organisme d accueil : le Groupement d Intérêt Public Seine-Aval Historique En 1995, le Programme Scientifique Seine-Aval a été mis en place dans le but d étudier les principales problématiques rencontrées dans un estuaire : l évolution géomorphologique du système, la contamination des eaux et les dysfonctionnements biologiques ainsi que leurs évolutions et leurs impacts socio-économiques. Sa vocation à l origine était donc la recherche disciplinaire concernant le fonctionnement environnemental de l estuaire de Seine. Il a ensuite évolué vers sa vocation actuelle de Programme global de recherche finalisée et d aide à la décision pour la compréhension et la gestion environnementale de l estuaire. Le Groupement d Intérêt Public Seine-Aval (GIP Seine-Aval) : Le GIP Seine-Aval a vu le jour le 17 octobre Il constitue la structure juridique qui soutient le Programme Scientifique. Par définition, un Groupement d Intérêt Public est une personne morale de droit public. Ainsi, tout Groupement d Intérêt Public est le fruit d un partenariat d au moins un partenaire public et d organismes privés ayant un même objectif. Le Groupement d'intérêt Public Seine-Aval réunit en 2007 les partenaires financiers suivants : - des collectivités locales : Conseils Régionaux de Haute-Normandie et de Basse- Normandie, Conseils Généraux de Seine-Maritime (CG76), de l Eure (CG27) et du Calvados (CG14). - des représentants de l État et de ses établissements publics : Préfecture de Haute- Normandie, Direction Régionale de l'industrie, de la Recherche et de l'environnement Haute-Normandie (DRIRE HN) / DIrection Régionale de l'environnement Haute- Normandie (DIREN HN), Agence de l Eau Seine-Normandie (AESN). - des aménageurs et des usagers locaux : Union des Industries Chimiques - Normandie (UIC), Association Syndicale de l'industrie et du Commerce pour l'environnement Normand (ASICEN), Port Autonome de Rouen (PAR), Port Autonome du Havre (PAH). Le GIP Seine-Aval est organisé autour de deux pôles : un pôle scientifique qui réalise des projets de recherche finalisée pour mieux comprendre le fonctionnement de l'écosystème estuarien et assure une communication régulière sur ses résultats. Il est administré par un Comité Scientifique et constitué d'une communauté de 160 scientifiques (chercheurs, techniciens, ingénieurs, étudiants) travaillant sur l'estuaire de Seine depuis plus de 10 ans. un pôle opérationnel qui réalise la valorisation et le transfert de l'information scientifique et technique ainsi que des expertises adaptées au milieu estuarien. Il est coordonné par l'équipe technique qui associe de nombreux organismes techniques spécialisés (Service de Navigation de la Seine, Cellule de Suivi du Littoral Normand, Parc Naturel Régional des Boucles de la Seine Normande, Groupement d Intérêt Public Loire Estuaire, IFREMER...) - 2 -

12 L équipe technique du pôle opérationnel est composée : d un directeur ; d un chargé d'études "Développement des applications du programme Seine-Aval" ; d un chargé d'études "Système d'informations & Administration de Données" ; d une coordinatrice scientifique ; d une secrétaire. Le GIP Seine-Aval a été créé dans le but de fonctionner comme une structure d interface pour le compte des chercheurs, des gestionnaires et des décideurs du territoire estuarien. À partir des connaissances et des éléments de compréhension acquis par le pôle scientifique, et aussi à partir des connaissances autres et des informations disponibles grâce aux systèmes d observation et de surveillance de l estuaire, ce pôle opérationnel développe une expertise adaptée au milieu estuarien. Les missions du pôle opérationnel consistent à prendre en charge la coordination et la gestion des actions de recherche confiées aux laboratoires scientifiques, et à assurer la maîtrise d ouvrage des applications de la recherche et du transfert de ses résultats par : la centralisation des savoirs et savoir-faire acquis et développés dans le cadre du Programme Seine-Aval mais également sur l'ensemble du territoire de l'estuaire et de la Baie de Seine ; l'adaptation des modèles conformément aux dispositions conventionnelles relatives à la mise à disposition par les laboratoires des résultats de leurs travaux et développement des outils opérationnels ; la réalisation d'études répondant de manière suivie aux demandes des partenaires du programme ; le transfert et la mise à disposition vers la "société civile" des acquis scientifiques et techniques. Aujourd hui, la communauté Seine-Aval débute sa quatrième phase de travail (figure 1). Les travaux de recherche de la troisième phase étaient regroupés en 4 thèmes : 1. Morphodynamique, cycle des vases et contaminants associés 2. Halieutique, habitats et restauration des fonctionnalités biologiques 3. Tableau de bord et indicateurs opérationnels 4. Prospective environnementale économique et écologique La quatrième phase est structurée atour de 3 axes : Reconquête et restauration ; Risques sanitaires et environnementaux ; Système d observation. Figure 1. Chronologie des phases du Programme Seine-Aval [2]

13 2. L estuaire de Seine, entre le barrage de Poses et la Baie de Seine 2.1. Les estuaires : des systèmes complexes et particuliers Une définition Le terme estuaire vient du mot latin aestus qui signifie marée. On peut donc définir un estuaire comme la portion de l embouchure d un fleuve où l effet de la mer ou de l océan dans lequel il se jette se fait sentir en raison du phénomène de marée. Sur le plan morphologique, l estuaire est défini comme une vaste vallée fluviale ouverte sur l océan. Sur le plan écologique, c est un écosystème qui constitue une interface d échanges entre les domaines continentaux et marins. Sur le plan fonctionnel, il s apparente à une zone de transit et de stockage caractérisée par une multitude de facteurs interdépendants sous influence de la marée (Dyer, 1994). Aucune définition unique n est donnée par les scientifiques. La divergence d opinion se trouve principalement dans la délimitation spatiale de ce territoire. Mais la plus communément retenue est celle énoncée par Pritchard (1967), selon laquelle un estuaire est constitué par une masse d'eau confinée, ayant une connexion libre avec la mer ouverte et à l'intérieur duquel l'eau de mer est diluée d'une façon mesurable avec de l'eau douce issue du drainage du bassin versant. En 1980, Fairbridge propose une définition spatiale et un découpage de l estuaire incluant la zone dulcicole à marée dynamique : «Un estuaire est un bras de mer pénétrant une vallée fluviale jusqu à la limite amont de propagation de la marée, habituellement divisé en trois secteurs : - un bas estuaire ou estuaire marin ; - un estuaire moyen, sujet à d importants mélanges entre eaux douces et eaux salées ; - un haut estuaire ou estuaire fluvial, caractérisé par de l eau douce mais sujet aux actions quotidiennes de la marée. Les limites entre ces trois secteurs sont variables et sujettes aux constantes variations du débit fluvial.». Ainsi, l estuaire est défini comme la zone d interface eaux marines/eaux douces qui est délimitée en amont par la limite de propagation de la marée. On constate que ce sont des caractéristiques essentiellement hydrologiques qui permettent de définir un estuaire

14 Cependant dans de nombreux cas, il est difficile de fixer une limite géographique stricte aux estuaires compte tenu de la variabilité des différents paramètres qui régulent ce système (débit fluvial, marée ) Les grandes caractéristiques des estuaires Chaque estuaire est un système physique et écologique dynamique et unique, incluant des zones humides, des charges de matières en suspension apportées par le fleuve. Ils diffèrent les uns des autres selon la nature du contexte géologique et du bassin versant, le climat, les vents et les interventions humaines historiques et contemporaines. Hayes (1975) classe les estuaires selon leur marnage, différence de hauteur d eau, observée ou calculée, en un lieu et pour un jour donné entre le niveau de pleine mer et le niveau de basse mer. Il distingue les estuaires microtidaux (marnage< 2 m, dominés par l action du vent et des vagues), mésotidaux (2< marnage< 4 m, énergie mixte) et macrotidaux (marnage> 4 m, dominés par les courants de marée). Sous l effet de la propagation de la marée, les eaux douces venant du fleuve se mélangent aux eaux salées, induisant la formation d un point nodal de densité (différence de densité entre l eau salée et l eau douce) et hydrodynamique (point de convergence des masses d eau). Aux alentours du point nodal se localise une zone de turbidité maximale ou bouchon vaseux, qui joue le rôle de piège des matières en suspension, de régulateur physico-chimique pour bon nombre d éléments naturels ou d origine anthropique. Le bouchon vaseux migre au rythme des marées, et sa taille et sa position évoluent selon des conditions hydrologiques propres à l estuaire Les principaux estuaires francais La France possède sur sa façade ouest, Manche et Atlantique, de nombreux estuaires ou systèmes estuariens. Parmi ceux-ci, 5% sont des embouchures de grands fleuves dont les débits moyens annuels dépassent 50 m 3.s -1. On trouve trois principaux estuaires qui sont par ordre décroissant, la Gironde (625 km² de surface), la Loire (60 km²) et la Seine (50km²). On trouve aussi des estuaires de taille plus petite tels que celui de l Authie, d une superficie de 12 km². La Gironde, dont le bassin versant est relativement peu peuplé et peu industrialisé, a conservé un équilibre naturel qui se manifeste par un "climax" géomorphologique bien établi et une faible pollution. La Loire draine un bassin versant plus développé et plus riche, ce qui a conduit à aménager son estuaire, en particulier, en vue de faciliter le passage des grands navires ou d'extraire en amont les sables et les graviers. La morphologie de l'estuaire a changé, en provoquant une progression vers l'amont des eaux marines

15 2.2. Présentation de la zone d étude La Seine, de la source à l embouchure La Seine est un fleuve long de 776 kilomètres, qui coule dans le Bassin Parisien. Sa source se situe à 471 mètres d altitude, à Saint-Germain-Source-Seine dans le plateau de Langres, en Côte-d Or. À son embouchure, la Seine draine un bassin versant de km². Ce bassin versant regroupe 16 millions d habitants (soit environ 26% de la population nationale), et concentre 50% du trafic fluvial, 40 % de l activité économique et 30% de l activité agricole nationale (figure 2). Figure 2. Situation et caractéristiques du bassin versant de la Seine [2] Les limites de l estuaire La zone estuarienne représente bien plus que la simple embouchure. La zone d étude, correspondant à l estuaire de Seine et définie dans le cadre du Programme Seine-Aval (GIP Seine-Aval, 2002), est comprise entre le barrage de Poses en amont et le tiers oriental de la Baie de Seine en aval. Cette zone inclue pour l emprise latérale tous les bassins versants internes au système estuarien et leurs biotopes associés (zones connexes : vasières, zones humides, zones de confluence des affluents de l estuaire interne). En se basant sur la définition de Fairbridge (1980), il est possible de distinguer trois principales zones (figure 3): - l estuaire amont ou estuaire fluvial qui correspond à la zone d eau douce soumise à la marée dynamique, délimité en amont par le barrage de Poses, dernière obstacle avant la Manche, et en aval par les environs de Vieux-Port (pk 323, Aizier) ; - l estuaire moyen est la zone soumise à la marée saline, entre Vieux-Port et Honfleur (pk 355) ; - l estuaire aval ou estuaire marin est la zone à l aval de Honfleur jusqu à la partie orientale de la Baie de Seine limitée au Nord par le parallèle du cap d Antifer et à l Ouest par le méridien de l Orne

16 Figure 3. Limites géographiques du territoire de l estuaire de Seine (d après GIP Seine-Aval, 2002) La géomorphologie Entre le barrage de Poses et la Baie, la Seine entaille des terrains datant du Crétacé et du Jurassique, en formant une vallée de méandres encaissés. Ces méandres ont été formés au cours des chutes du niveau marin pendant les périodes glaciaires quaternaires. Aujourd hui, le fleuve coule sur un prisme alluvial constitué de cailloutis de fond de vallée reposant sur le substratum crayeux, d un remblai d alluvions fines holocènes et d intercalations grossières (Lefebvre et al., 1974) Les caractéristiques hydrologiques et hydrodynamiques La Seine est soumise à un régime océanique modéré avec des périodes hivernales à climat continental froid et sec. Ainsi, l hydrologie du bassin versant de la Seine est de type fluvial océanique. Le régime de la Seine subit une alternance de périodes de crue (fort débit) et de périodes d étiage (faible débit). Dans la Manche, la marée est de type semi-diurne : la mer monte et descend deux fois par jour. Son amplitude (vives-eaux et mortes-eaux) varie au cours d un moi lunaire avec une périodicité de 14.5 jours. Selon la classification de Hayes (1975), l estuaire de la seine est un estuaire macrotidal, voir mégatidal d après Dauvin (2006) car le marnage au Havre peut atteindre 8 m en période de vives-eaux

17 La Seine et l Homme Avant son aménagement, la Seine était un fleuve large et peu profond, à faible pente et à régime de méandres libres. De nombreuses îles divisaient alors son cours en plusieurs bras. Afin d améliorer les conditions de navigation maritimes et fluviales, l Homme a façonné à plusieurs reprises le cours de l estuaire à partir du milieu du XIXe siècle. Historique de l aménagement (figure 4) L évolution de l estuaire entre le XIXe siècle et les années 1980: La géométrie actuelle de l estuaire résulte essentiellement des travaux successifs qui ont régularisé le cours du fleuve en lui imposant un axe d écoulement calibré. Ces travaux consistent à partir de 1848 jusqu en 1920 à la construction de digues, réalisation de dragage, dans le but de stabiliser le chenal de navigation. Durant ces soixante première années, le mouillage a progressé de 4.50 mètre à Rouen. Les travaux continuent avec le prolongement des digues déjà établies, avec notamment la construction de celle du Ratier (en rive gauche) en 1957 et la digue basse nord (en rive droite) en En parallèle, les dragages et le creusement du chenal se poursuivent. Ainsi, entre 1850 et 1980, la profondeur pour l accueil des navires à Rouen est passée de 3 à 10 mètres. L évolution de l estuaire des années 1980 à aujourd hui : A partir du début des années 1980, les aménagements comprennent la création de brèches dans les digues submersibles (digue basse nord et digue du ratier), le prolongement de l endiguement en amont («digue en crochet» du port du Havre et digue basse nord) et la construction du remblai du pont de Normandie sur la rive nord. Enfin, plus récemment, a vu le jour Port 2000 qui a permis l agrandissement du port du Havre. Les travaux ont débuté en 2001 et se sont achevés en Deux pôles dominent la vallée Avec plus de habitants et une agglomération de plus de habitants au total, Rouen est le chef lieu de la région Haute-Normandie. Ville historique, ancienne capitale des ducs de Normandie, elle est construite sur la rive concave de la Seine entre le fleuve et la falaise. Elle est arrosée par le Cailly et le Robec, deux modestes affluents de la Seine. En raison de sa position stratégique entre Paris (une centaine de kilomètres) et la Manche (plusieurs dizaines de kilomètres), le port, maritime et fluvial, en fait un site clé du commerce national et international (avec l Angleterre notamment au début) depuis le Moyen-âge. Le Havre ( habitants) et son agglomération ( habitants), situé sur la rive droite à l embouchure de la Seine, a été construite sous le règne de François 1 er en 1517 avec pour objectif, de remplacer les ports de Honfleur et Harfleur qui étaient soumis à l ensablement. Dès 1820, après des travaux entrepris par Richelieu afin de stabiliser les appontements, le port connu un développement économique considérable. Cette ascension continue avec la grande époque des liaisons transatlantiques entre l Amérique et les régions d Europe

18 Figure 4. Chronologie des principaux aménagements dans l estuaire de Seine depuis le XIXe siècle (d après Lesueur et al., 1999) La qualité des eaux Le milieu estuarien constitue le réceptacle des rejets et des déchets de la plupart des activités anthropiques qui ont lieu en amont et dans le bassin versant estuarien (figure 5). L accumulation de ces éléments provoque l apparition de processus biogéochimiques qui jour un rôle important dans la qualité des eaux des estuaires : - les rejets des effluents traités de stations d épurations, des ruissellements des sols et des déversoirs d orages peuvent apporter certaines bactéries d origine fécale qui peuvent s avérer pathogènes ; - le stock important de matière organique Figure 5. Pollution par les détergents au barrage de Poses en 1967 (source : J.Chaïb / AREHN). présent dans les eaux conduit à un fort déficit en oxygène dissous en période estivale pouvant provoquer la mort d organismes vivants ; - dans l estuaire moyen, la présence du bouchon vaseux limite la pénétration de la lumière, et donc la production végétale excessive qui pourrait avoir lieu en raison de l enrichissement du milieu en nutriments (Phosphate et Azote) provenant des rejets urbains et des ruissellements des sols (phénomène d eutrophisation) ; cependant, ces phénomènes d eutrophisation sont observés plus en aval dans la Baie de Seine ; - les contaminants métalliques (cadmium, plomb, zinc ) et organiques (PCB, HAP ), issus des activités anthropiques, subissent des processus d adsorption, de désorption, de solubilisation ; ils ne se dégradent pas et s accumulent au niveau du bouchon vaseux et des vasières

19 3. Tableau de bord et indicateurs : définitions, exemples et démarche Seine-Aval 3.1. Définitions Le tableau de bord : notions Les tableaux de bord de pilotage sont utilisés par les économistes, les financiers ou au sein d entreprises. Cet outil est utilisé comme un instrument de mesure de la performance facilitant le pilotage d une ou plusieurs activités dans le cadre d une démarche de progrès. Par exemple, dans le cadre de l application de la norme ISO , afin de contrôler et de mener les actions correctives, les entreprises sont amenées à construire un tableau de bord. Concernant la gestion de l environnement, un tableau de bord est mené dans l optique de la gestion d un écosystème dans son ensemble ou encore d une espèce. Il doit permettre le suivi d aspects, de caractéristiques, et constitue au final un outil d aide à la décision. On peut donc définir un tableau de bord comme étant un outil de communication, jouant le rôle de support d un ensemble d informations synthétiques présentées sous la forme d indicateurs représentatifs de l état du système, accessible à qui veut se renseigner sur une problématique précise du système qu il traite Les indicateurs : définition et rôles Les indicateurs sont des outils très communément utilisés dans les domaines économiques et sociaux : chacun a déjà entendu parler du Produit Intérieur Brut (PIB), du taux de chômage ou du CAC40. En revanche, nous ne sommes pas encore familiarisés avec les indicateurs dans le domaine de l'environnement. Pourtant, pour permettre d intégrer l environnement dans les décisions économiques et sociales et dans les comportements, une information accessible, synthétique, qui permette de prendre en compte les réalités environnementales est nécessaire. Qu est ce qu un indicateur environnemental? Un indicateur est tout d abord un descripteur, autrement dit, une mesure qualitative ou quantitative qui décrit un phénomène. Selon l OCDE (1993) : c est «une variable ou une valeur calculée à partir de variables, donnant des indications ou décrivant l état d un phénomène, de l environnement ou d une zone géographique, d une portée supérieure aux informations directement liées à la valeur de la variable.». Selon l EPA (1972) : un indicateur est «une statistique ou une mesure qui facilite l interprétation et l évaluation de l état d un élément du monde ou de la société par rapport à une norme, un état de référence ou à un but.»

20 Caractéristiques des indicateurs : Chacune des deux définitions énoncées ci-dessus met en relief une des deux caractéristiques qui distinguent les indicateurs de simples descripteurs. Celle de l OCDE met en avant le fait qu un indicateur signifie plus que sa définition statistique. La définition de l EPA introduit la dépendance des indicateurs envers leur contexte d utilisation. En effet, avant de définir un indicateur, il est nécessaire de situer le contexte dans lequel il va être employé, mais aussi de déterminer une «question» à laquelle il doit fournir une «réponse». L'indicateur doit être orienté en fonction de son usage et de son utilisateur. La force et le succès de l'indicateur dépendent de sa capacité à s'adapter à l'objectif qu'on lui assigne. Enfin, il doit pouvoir se baser sur des conditions de référence (valeur seuil, valeur de référence), caractériser les changements spatiaux et/ou temporels, et permettre la comparaison inter-système. Critères de sélection des indicateurs : Les informations contenues dans le tableau de bord se doivent d être synthétiques, afin de permettre une bonne compréhension des phénomènes caractérisés. Comme l explique Dauvin (2007) dans le cas des indicateurs benthiques, un tel outil doit être facile à interpréter, à mesurer, à reproduire, représentatif de la réalité et doit être adapté à l échelle temporelle et spatiale du phénomène à caractériser : c est la notion de «SMART indicators» (pour Simple, Measurable, Achievable, Realistic, and Time limited). Enfin, il est possible de différencier les indicateurs suivant leur nature (intégrant un paramètre ou plusieurs paramètres) et leur forme (indice, données brutes). Il existe : - des indicateurs d états, permettant la description du milieu; - des indicateurs de qualité du milieu, permettant de qualifier ou de quantifier une problématique; - des indicateurs de performances permettant de caractériser l évolution de la situation et d évaluer les résultats des mesures entreprises pour améliorer le système en question. Pour conclure, un indicateur environnemental est donc un paramètre qualitatif et quantitatif permettant de caractériser un élément de l environnement ou son évolution, à partir d un état de référence Les fiches indicateurs : définition Les fiches indicateurs sont les éléments structurant du tableau de bord. Elles permettent de rassembler et valoriser les informations, transférer les connaissances. Une fiche indicateur s intéresse à une thématique bien définie. Elle est construite avec un ou plusieurs indicateurs décrivant cette thématique, ainsi que d informations complémentaires à celles issues des analyses des indicateurs Quelques exemples de tableaux de bord et d indicateurs A travers les exemples suivants, on peut retenir deux types de tableaux de bord : les tableaux de bord constitués de fiches et les tableaux de bord formés d une grille d indicateurs simplement descriptifs

21 Le Plan Saint-Laurent au Canada, qui s attache à rendre compte de l état de santé du Golfe du Saint-laurent, a mis en place un tableau de bord constitué de fiches structurées autour d indicateurs mais aussi d informations complémentaires. La complexité du milieu estuarien est abordée à l aide d un cadre de référence simple, constitué de cinq composantes de base de l écosystème. Il s agit de l eau, des sédiments, des ressources biologiques, des rives et des usages. Les documents de diffusion et de communication sont construits avec pédagogie (Plan Saint-Laurent pour un développement durable, 2006). Tout comme celui du Saint-Laurent, le tableau de bord du GIP Loire-Estuaire est basé sur des fiches construites autour d une thématique mettant en valeur des indicateurs. Ces fiches sont rangées dans trois axes de lecture (GIP Loire-estuaire, 2007). Le second type de tableau de bord peut être illustré par celui concernant le suivi de la mise en œuvre du SDAGE Rhin-Meuse. Les indicateurs utilisés sont issus d une grille d indicateurs mise au point au niveau national, dans le but d alimenter le tableau de bord national de suivi des SDAGE. Cette grille comporte 70 indicateurs. Le tableau de bord est découpé en 6 thèmes, chacun composé de fiches traitant un sujet. Cette forme de tableau de bord répond à un objectif, avec une échéance précise car les SDAGE doivent être mis à jour en Ainsi, il n a pas le même but que les autres exemples cités ci-dessus, c'est-à-dire apporter des informations complémentaires ou encore être pédagogique Démarche Seine-Aval : vers un tableau de bord de la situation environnementale de l estuaire de Seine L estuaire de Seine est un territoire très étudié. De nombreux travaux ont été réalisés à son sujet et de fait, la littérature offre des informations et des données conséquentes sur les aspects physiques, chimiques, biologiques et géomorphologiques qui traduisent le fonctionnement de cet écosystème. Le Programme Seine-Aval a notamment permis la création de nombreuses bases de données portant sur les aspects cités ci-dessus, en plus de celles existant au travers des réseaux de surveillance en place sur l estuaire et la Baie de Seine (Cellule Anti-Pollution du Service de Navigation de la Seine de Rouen, RNB, REPHY ). En raison du contexte actuel et notamment des changements globaux, dont climatiques, la mise en place d un outil d observation de l estuaire est devenue nécessaire, voire indispensable. En effet, le changement annoncé le plus probable en Europe correspond à une intensification des contrastes hydrologiques, avec des risques accrus d inondation en hiver et de sécheresse en été (Ducharne et al., 2003). Ces modifications auront probablement des répercussions sur l écosystème et la qualité de l eau dans le bassin de l estuaire de Seine. Un tel outil d observation doit permettre d évaluer et de suivre le fonctionnement et l évolution de l écosystème complexe qu est l estuaire de Seine. Ainsi, il est apparu que la création d un tableau de bord convenait à répondre à cette nécessité. En 2006, une évaluation du GIP Seine-Aval et de son activité a été réalisée sous la demande du préfet de la région Haute-Normandie (Lerat, 2006). Il en est ressorti qu il appartenait au GIP Seine-Aval de bâtir et d administrer un tableau de bord, tout en prenant en compte les besoins des partenaires. L objectif du tableau de bord est de comprendre la dynamique passée de l estuaire à travers l analyse rétrospective des données, mais surtout de comprendre sa dynamique actuelle et

22 future, afin de mettre en place un suivi environnemental sur le long terme (> 10ans). Il doit fournir une aide à la décision et à la mise en œuvre d une gestion globale et intégrée de l estuaire. Son élaboration a nécessité une réelle réflexion : définitions des thèmes à traiter, des indicateurs à construire. Cette réflexion a été intégrée dans la 3 ème phase du Programme Seine-Aval ; et reste un axe fort de la 4 ème phase. Lors de la 3 ème phase du Programme Seine-Aval, un important effort pour élaborer des indicateurs spécifiques du milieu estuarien a été mené. Un thème spécifique à ce sujet a été mis en place. Le double objectif de ce thème était i) de renseigner différents indicateurs et ii) de s'aider de ces indicateurs pour évaluer la situation environnementale et l'évolution de l'estuaire de la Seine. De plus, deux séminaires se sont déroulés en 2005 et 2006 autour de la notion d indicateur : le séminaire «indicateurs benthiques» avait pour objectif de présenter les différents indicateurs benthiques pour juger de leur pertinence pour qualifier l'état des écosystèmes estuariens ; l'objet du second séminaire de travail, intitulé «indicateurs estuariens», était i) d ouvrir le champ des indicateurs vers une approche multicritère dans les écosystèmes estuariens (des eaux douces vers les eaux côtières, via les eaux de transition) et ii) de participer aux développements actuels menés au niveau national français et européen dans le cadre de la Directive Cadre sur l Eau (DCE). La 4 ème phase du programme de recherche a débuté il y a peu de temps. Elle ne comporte plus de thème spécifique au tableau de bord mais les travaux s attachent toujours à tester et créer des indicateurs pour les milieux estuariens et celui de la Seine en particulier. La réflexion menée pour la mise en place d un tableau de bord de suivi de l estuaire de Seine est à l heure actuelle pleinement avancée. À partir des attentes exprimées par les partenaires, des réflexions menées dans le cadre du Programme Seine-Aval et des échanges effectués avec des partenaires "hors Seine-Aval", il a été décidé que le tableau de bord sera construit avec comme support principal un ensemble de fiches indicateurs. Il s agit maintenant d avoir une idée claire des indicateurs pertinents et applicables à l estuaire de Seine. Cette étude a donc pour but de réaliser un premier travail sur l élaboration de fiches indicateurs qui s intégreront dans le tableau de bord

23 Deuxième partie : Résultats Le tableau de bord est composé de quatre axes qui permettent d évaluer la situation environnementale de l estuaire de Seine. À partir des informations scientifiques et techniques disponibles sur l estuaire, huit fiches indicateurs, construites selon une même logique, ont été rédigées. Les résultats des principaux indicateurs, ainsi que leur méthode d élaboration et leur analyse sont présentés ici. Enfin, un bilan permet de dresser un état des lieux de la santé et de l évolution de l estuaire de Seine.

24 1. Structure du tableau de bord du GIP Seine-Aval et des fiches indicateurs 1.1. Le tableau de bord Le tableau de bord du GIP Seine-Aval s organise autour de quatre grands axes qui permettent d aborder au mieux les aspects du territoire de l estuaire de la Seine tout en reprenant les préoccupations des gestionnaires, aménageurs et usagers : Ces axes sont complémentaires et suivent une logique d évolution en s intéressant dans un premier lieu aux caractéristiques abiotiques de l estuaire, puis à l eau, élément essentiel à la vie, en terminant par l emprise que l homme a sur l estuaire. Axe 1 : Aspects morphologiques, climatiques et hydro-sédimentaires Axe 2 : Qualité de l eau et contaminations Axe 3 : État des ressources biologiques Axe 4 : Usages et aménité Tout d abord, s intéresser aux paramètres physiques de l estuaire constitue un point essentiel dans la démarche d évaluation de son état de santé. L homme a fortement modifié le milieu par son aménagement, et les modifications directes se font sentir au niveau de la morphologie et de la dynamique des paramètres naturels (débit, salinité ). Aussi, les paramètres physiques contrôlent le fonctionnement de l estuaire, c est pour cela qu il est primordial de s y intéresser. Le bassin de la Seine regroupe une part importante de l activité économique française et les milieux estuariens sont depuis toujours occupés par les hommes. L eau a souvent joué et joue toujours le rôle de vecteur de tous types de rejets. Ainsi, sa qualité est altérée et on y retrouve toutes sortes de substances : des métaux lourds, des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), des polychlorobiphényls (PCB), des contaminants émergents (substances pharmaceutiques). Les apports du bassin versant sont aussi à l origine de dysfonctionnements tels que les problèmes de désoxygénation ou d eutrophisation. Ensuite, les communautés biologiques sont le reflet direct de l état écologique et donc de l état global du milieu estuarien. Il est possible de classer les êtres vivants de l estuaire de Seine en plusieurs compartiments : le phytoplancton, le zooplancton, les macrophytes, la faune benthique, l ichtyofaune et l avifaune. La majorité des communautés, végétales ou animales, sont adaptées à un certain type de conditions, et lorsque ces conditions sont modifiées, des communautés disparaissent et sont remplacées par d autres. Ainsi, en se basant sur les communautés présentes, il est possible de déterminer la qualité du milieu. Certaines espèces reflèteront un bon état alors que d autres non. Ces espèces sont appelées «bioindicateurs». Enfin, l homme, omniprésent, a développé de nombreuses activités à partir des ressources de l estuaire : les ressources piscicoles, les ressources sédimentaires (extraction de sables), l utilisation de l espace, des habitats pour l agriculture, pour les activités de récréation (la chasse aujourd hui). En retour, il est apparu la nécessité de protéger ce milieu et de limiter

25 ou d interdire les activités qui lui sont néfastes. Ainsi, il semble bon de pouvoir estimer les flux économiques (portuaires et industriels), de comprendre comment et avec quels outils l homme protège ce milieu, et enfin de savoir comment la population locale perçoit l estuaire (les risques, les aspects de la restauration environnementale) Les fiches indicateurs Chacun des axes du tableau de bord est alimenté par des fiches indicateurs portant sur une thématique bien définie. Ces fiches ont pour but de fournir des éléments de compréhension et d évaluation de la thématique en question. Pour une même thématique, un à plusieurs indicateurs peuvent être construits ou utilisés, dans la mesure où l information apportée n est pas redondante La structure Afin de garantir une certaine homogénéité et une clarté pour la lecture des fiches mais aussi pour garantir l homogénéité du tableau de bord, elles sont construites selon une même logique. Elles s organisent donc autour d un même plan composé de cinq parties : La problématique Les indicateurs Les analyses L essentiel Les références La problématique concernant le sujet traité émerge à travers la première partie. Cette dernière permet de justifier l intérêt de traiter le thème et de montrer en quoi ce thème participe à la réponse global de l état de santé de l estuaire de Seine. Ensuite, la seconde partie intitulé «Les indicateurs» fournit des éléments de compréhension sur les indicateurs employés (définition, source, données ).Puis les résultats sont présentés, ainsi que leur analyse et interprétation, sous forme graphique, cartographique, numérique Un bilan des observations fournissant les informations importantes est réalisé avant de terminer par une liste des ouvrages, sites web, articles consultés pour enrichir les informations brutes Les thématiques abordées Au cours de cette étude, le travail a porté sur huit thématiques réparties dans les quatre axes : Les apports d eau douce Les matériaux fins L eutrophisation L oxygène dissous La faune benthique Les efflorescences phytoplanctoniques La perception des mesures de restauration environnementale par la population locale Les mesures de protection du patrimoine naturel Axe 1 Axe 2 Axe 3 Axe

26 L élaboration de ces fiches a été choisie en fonction des informations, des données disponibles, et surtout par rapport à l avancement des travaux réalisés dans le cadre du Programme Seine-Aval. En effet, dans la troisième phase, un thème était entièrement dédié au travail sur des indicateurs du milieu estuarien et de celui de la Seine en particulier. Ainsi, la réflexion sur des indicateurs opérationnels a été approfondie et menée à terme pour certain Les informations et les outils à disposition Les travaux du Programme Seine-Aval Au cours des différentes phases du Programme Seine-Aval, de nombreux projets scientifiques sont menés afin de mieux comprendre le fonctionnement de l écosystème estuarien. Pour chaque phase, les résultats et les connaissances acquises sont transmis sous la forme de rapport, de séminaires, de synthèse et de fascicules. Aussi, ces travaux de recherche permettent la création de bases de données Les réseaux de surveillance et autres bases de données A l heure actuelle, il existe plusieurs réseaux de surveillance ou de structures qui permettent de rassembler des données sur diverses caractéristiques de l estuaire de Seine et de la Baie de Seine orientale. Voici une liste présentant ceux dont les données ont été utilisées lors de cette étude : La Cellule Anti-Pollution du Service de Navigation de la Seine de Rouen (SNS) réalise des mesures et des analyses de la qualité des eaux de l estuaire de Seine depuis 1956 au moyen de mesures systématiques effectuées en 22 stations réparties sur la section comprise entre Poses et Honfleur. Ce suivi s effectue sur trois supports différents : l eau, les sédiments et les macro-invertébrés benthiques. La Banque HYDRO est la banque nationale de données pour l hydrométrie et l hydrologie. Les données sont fournies essentiellement par les services de l Etat, Directions Régionales de l Environnement, services de prévision des crues, Directions Départementales de l Agriculture et de la Forêt, mais aussi par d autres organismes comme le Service de Navigation de la Seine. Le REPHY ou réseau de surveillance du phytoplancton et des phycotoxines existe depuis Il est commandité par IFREMER. Son objectif est de suivre l évolution spatiotemporelle des flores phytoplanctoniques et des phénomènes phycotoxiniques associés. Le suivi est notamment porté sur les flores totales, le genre Dinophysis et la toxicité DSP, le genre Pseudo-nitzschia et la toxicité ASP et le genre Alexandrium et la toxicité PSP. Il existe au total 340 points sur les côtes de la métropole. Les points utilisés ici sont Antifer ponton pêche, Antifer ponton pétrolier et Bouée Carosse. Le RNO ou Réseau national d observation de la qualité du milieu marin existe depuis Tout comme le REPHY, l opérateur est IFREMER. Son but est d apporté une surveillance et une évaluation de la qualité du milieu marin à travers les paramètres physico chimiques. Le réseau de télémesures des marégraphes du Port Autonome de Rouen (PAR télémesures) recueille de données concernant les hauteurs d eau notamment