Gestion du Transport Solide et Aménagements hydroélectriques

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1 Gestion du Transport Solide et Aménagements hydroélectriques Quantification des dépôts dans les retenues, Problématiques environnementales d un gestionnaire, Eléments de réflexion macro iques Séminaire Transport Solide - St Lary Soulan-Toulouse 29 Mai-1erJuin 2011 A.Poirel Dia 1

2 Effet des dépôts sur les retenues EDF Ligne d eau Capacité Prises d eau Intérêt évident du Gestionnaire à laisser passer les sédiments : pour la sécurité des personnes et biens en amont pour la sûreté de l ouvrage (et la sécurité aval) pour la valorisation économique de la réserve créée pour son acceptation éco-environnementale (plus discutable) Séminaire Transport Solide - St Lary Soulan-Toulouse 29 Mai-1erJuin 2011 A.Poirel Dia 2

3 Effet des dépôts sur les retenues EDF Exemple de la perte de capacité sur un barrage 20 Mm3 18 Mm3 16 Mm3 14 Mm3 Capacité 1992 Capacité 2003 Capacité Perte de Capacité = -1.5hm 3 12 Mm3 10 Mm3 8 Mm3 6 Mm3 4 Mm3 2 Mm3 Toutes les cotes sont concernées => perte de capacité utilisable => coût financier 0 Mm mngf 45.0 mngf 50.0 mngf 55.0 mngf 60.0 mngf Séminaire Transport Solide - St Lary Soulan-Toulouse 29 Mai-1erJuin 2011 A.Poirel Dia 3

4 Bilan global des dépôts sur les retenues EDF Volume des dépôts (hors gestion) sur le parc France (447 retenues et prises) : 5.7 hm 3 /an Séd grossiers = 1.0 hm3 Séd organiques = 0.3 hm3 Limons et fines = 4.3 hm3 Fines / limons Débris Végétaux Grossiers / Granulats Production Interne Séminaire Transport Solide - St Lary Soulan-Toulouse 29 Mai-1erJuin 2011 A.Poirel Dia 4

5 Bilan régional des dépôts dans les aménagements EdF Le bilan des dépôts annuels dans les aménagements EdF : très variables selon les massifs avec une grande prédominance des massifs Alpins mais une plus forte proportion du transport solide total arrêtée dans le Massif Central. Volume déposé m Estimation des dépôts dans les retenues par type et par massif montagneux Volume TSS annuel déposé Volume TSC annuel déposé Volume MOAl annuel déposé Volume MOAu annuel déposé Nb Retenues TSS = sédiments en suspension TSC = charriage MoAl = débris végétaux MOAu = production interne Nb Retenues Alpes Massif ce ntral Séminaire Transport Solide - St Lary Soulan-Toulouse 29 Mai-1erJuin 2011 A.Poirel Dia Jura Pyrenées Bretagne Corse Vos ges

6 Une gestion par type d aménagement et par Massif La prise d eau de Plan Jovet (Haute Arve) reçoit plusieurs fois son volume de sédiments fins et grossiers chaque année. Elle est totalement transparente pour les sédiments fins et grossiers La retenue de la Luzège Massif Central est l objet de chasses régulières : sédiments fins et sables passent régulièrement. Des sédiments grossiers passent une fois le passif résorbé. La grande retenue de St Etienne-Cantalès retient toutes les granulométries. Seule une toute petite fraction des sédiments fins passe lors des vidanges Séminaire Transport Solide - St Lary Soulan-Toulouse 29 Mai-1erJuin 2011 A.Poirel Dia 6

7 Crue de l Arc (barrage de Bramans) Séminaire Transport Solide - St Lary Soulan-Toulouse 29 Mai-1erJuin 2011 A.Poirel Dia 7

8 Un des effets positifs des retenues : l abaissement des teneurs écotoxiques Exemple de l effet des crues de la Valoirette sur l Isère à Grenoble : Quelques photos d une des crues de Juillet 2006 (Site Valloire) Séminaire Transport Solide - St Lary Soulan-Toulouse 29 Mai-1erJuin 2011 A.Poirel Dia 8

9 Les effets positifs des retenues : l abaissement de teneurs écotoxiques MES en g/l MES Grenoble MES Tullins Débit Grenoble Passage des crues orageuses de la Valoirette à Grenoble en Juillet 2006 Maxi observé sur la station depuis 1994 Flux résultant = tonnes Q en m3/s /07/06 25/07/06 26/07/06 26/07/06 27/07/06 27/07/06 28/07/06 28/07/06 29/07/06 (Données LTHE Grenoble+EDF/DTG) La retenue de St Egrève abaisse les teneurs à 45g/L fortement écotoxiques à 20g/L ; la durée audelà de 15g/L est réduite des 2/3 à noter l absence complète de liaison avec le débit Séminaire Transport Solide - St Lary Soulan-Toulouse 29 Mai-1erJuin 2011 A.Poirel Dia 9

10 Effets des vidanges sur les rivières aval : le colmatage Suite à la vidange de Vezins, un décolmatage mécanique a été mis en œuvre sur la Sélune Post décolmatage on retrouve des substrats propres Séminaire Transport Solide - St Lary Soulan-Toulouse 29 Mai-1erJuin 2011 A.Poirel Dia 10

11 Effets des vidanges sur les rivières aval : le colmatage S [Ln(1+nbre)] 80 VAN VAI TRM 70 TRF SAT PER 60 LOF GOU GAR 50 CHE CHA BRE 40 ANG 30 La Sélune à Ducey (Données RHP) Cartographie de l'abondance des espèces en fn de l'année Vidange 1993 Sur la chronique piscicole, on observe bien l avant, la vidange et l après vidange avec un regain très net de capacité piscicole liée aux substrats «nettoyés» Séminaire Transport Solide - St Lary Soulan-Toulouse 29 Mai-1erJuin 2011 A.Poirel Dia 11

12 Effets des vidanges sur les rivières aval : le colmatage Vidange 1993 L opération semble avoir été bénéfique pour les Salmonidés mais l effet s estompe sur 5 ans. Séminaire Transport Solide - St Lary Soulan-Toulouse 29 Mai-1erJuin 2011 A.Poirel Dia 12

13 Effets du TS sur les rivières aval Photo A.Poirel (LTHE Grenoble P.Belleudy / C.Allain-Jegou) Interactions Sédiments Fins Grossiers Végétation dans le lit majeur et les îles de l Isère Des milieux écologiquement diversifiées y compris les zones de sédiments fins et les ripisylves (castor, oiseaux, végétaux) Séminaire Transport Solide - St Lary Soulan-Toulouse 29 Mai-1erJuin 2011 A.Poirel Dia 13

14 Effets du TS sur les rivières aval (LTHE Grenoble P.Belleudy / C.Allain-Jegou) Interactions Sédiments Fins Grossiers Végétation dans le lit majeur et les îles de l Isère Contradictions écologie sécurité par rapport à la gestion hydraulique (retenues et digues) : les îles diminuent les sections de passage e des crues Séminaire Transport Solide - St Lary Soulan-Toulouse 29 Mai-1erJuin 2011 A.Poirel Dia 14

15 Réflexions sur le lien entre étude et perception des problématiques liées aux sédiments Le poids de la perception macro-économie/macro-écologique : XIXème : la perte de terres agricoles génère les premières études et mesures d envergure liées aux sédiments selon 3 axes (Ladoucette 1834, Mangon 1890, Dausse 1890): Arrêt des défrichements et surpâturages, Reboisement des montagnes, Encaissements des rivières et torrents (endiguement, colmatages par dépôt des riches limons) Les sédiments fins ont de la valeur agronomique, les grossiers sont synonymes de danger (crues, dégradation des terres agricoles). Les tracés des rivières sont contrôlés et les zones externes mises en culture pour le plus grand bien de l Homme (baisse des maladies paludéennes, gains de terres fertiles et de moyens de communication) Séminaire Transport Solide - St Lary Soulan-Toulouse 29 Mai-1erJuin 2011 A.Poirel Dia 15

16 Réflexions sur le lien entre étude et perception des problématiques liées aux sédiments Carte de 1857 avec les travaux d encaissement et de colmatage=création de terres agricoles En 1834, le gain aurait été de 99 ha de terrains sur 2200m de Durance soit une réduction moyenne de 450m de largeur du lit. Cela valut à au créateur du système Mr Fiard deux médailles d'or de Mr le Ministre Les effets bénéfiques de l encaissement des rivières par endiguement, du stockage du transport solide fin dans des plaines agricoles sont unanimement loués de 1830 à 1930 Séminaire Transport Solide - St Lary Soulan-Toulouse 29 Mai-1erJuin 2011 A.Poirel Dia 16

17 La perception macro-environnementale des sédiments fins XXème : les barrages (y.c. les modifications hydrologiques) et les extractions diminue les stocks et limitent le déplacement des sédiments grossiers. Les sédiments grossiers ont de la valeur économique (puis halieutique), les fins sont synonymes de danger (pollution) ou d impact (colmatage). Les bienfaits passés sont «oubliés» mais les crues pourtant mieux maitrisées causent des dégâts de plus en plus importants. Enfin la prise en compte de l Environnement conduit à la DCE mais dans un schéma de pensée «local» et très uniforme : * échelle de la ME ou de l obstacle sur une faible durée, * oiseaux (au sommet de la chaine trophique) et batraciens non pris en compte, * roselières, vasières et nurseries marines peu intégrées, * pas de relation avec les problématiques d érosion côtière. Séminaire Transport Solide - St Lary Soulan-Toulouse 29 Mai-1erJuin 2011 A.Poirel Dia 17

18 La perception macro-environnementale des sédiments fins Exemple de la faune des roselières de la Basse Isère : des milieux très différents de la rivière initiale mais très riche en faune L étude du sommet de la chaine alimentaire en rivière (les oiseaux) et des espèces patrimoniales (végétaux, amphibiens, mammifères) peu ou pas pris en compte dans la DCE pourrait donner une vision un peu différente de la qualité écologique des milieux avec une prise en compte des milieux lentiques. Photo A.Poirel Photo C.Poirel Photo C.Poirel Séminaire Transport Solide - St Lary Soulan-Toulouse 29 Mai-1erJuin 2011 A.Poirel Dia 18

19 La perception macro-environnementale des sédiments fins Les liaisons entre les apports terrigènes fins et le développement d espèces marines sont aussi clairement établis sur de nombreux fleuves, et pas seulement en milieu tropical les chaines trophiques marines sont beaucoup plus conditionnées par les sédiments fins que par les grossiers : à prendre en compte dans la gestion des Masses d Eau de Transition et Cotières Source : Le Rhône en 100 questions Séminaire Transport Solide - St Lary Soulan-Toulouse 29 Mai-1erJuin 2011 A.Poirel Dia 19

20 La perception écologique des sédiments fins l Europe a (aussi) établit le déficit d apport de sédiments fins aux côtes à plus de 100Mtonnes/an (Programme Eurosion) : dualité érosion terrestre / érosion marine Séminaire Transport Solide - St Lary Soulan-Toulouse 29 Mai-1erJuin 2011 A.Poirel Dia 20

21 La perception écologique des sédiments fins l Europe a (aussi) établit des Habitats Prioritaires associés à des espèces végétales très liées aux sédiments fins et la gestion sédimentaire des rivières (Habitat 7240) Séminaire Transport Solide - St Lary Soulan-Toulouse 29 Mai-1erJuin 2011 A.Poirel Dia 21

22 Lutte contre l érosion et continuité sédimentaire Une cohérence est à rechercher à l échelle du Bassin dans la Gestion du territoire : * Zones productrices pas toujours liées à des ruisseaux pérennes couverts par la DCE * Extinction de zones d érosion par des travaux de reboisements ou du RTM Plan Rhône en demande de sédiments vs Plan Durance avec des actions de rétention à la source : quelle cohérence!? Torrent sec, le Manival n est pas concerné par la DCE ; il constituait une des sources d apports à l Isère. Aujourd hui seuls les sédiments fins passent et les galets et graviers sont extraits dans une plage de dépôt au grand bénéfice des habitants maintenant installés sur son cône de déjection et des infrastructures de communication Séminaire Transport Solide - St Lary Soulan-Toulouse 29 Mai-1erJuin 2011 A.Poirel Dia 22

23 Quelques réflexions : Les montagnes s élèvent/s érodent, remplissant les plaines d alluvions qui sont entraînées vers les estuaires et océans il est dans la nature des choses que ces plaines s exhaussent plus ou moins vite en fonction des forces en jeu => la stabilité des fonds dans une pente d équilibre immuable avec des sédiments voyageant sur un «tapis roulant» est un leurre : zones d accumulations, crises érosives locales, mobilité en plan et verticale des rivières sont normales De 1800 à 2000 : les actions anthropiques avec des effets retard = encaissement des rivières et colmatages sont jugés très positifs encore 100ans après, endiguements, prélèvements de granulats, reforestation, rétention de sédiments dans les retenues et souilles d extraction, modifications de l énergie des rivières (prélèvements, TCC, écrêtement des crues) modifications profondes des apports (ratio Grossier/Fins, Végétation) et des «moteurs» du TS quelle référence prendre? le XVIIIème -XIXème = le maximum de dégradation? Les sédiments contribuent à façonner les rivières et leurs habitats biologiques mais il faut considérer ensemble les trois composantes (grossiers / fins / biologie) Les sédiments terrigènes fins sont fondamentaux pour la biologie marine Les «réservoirs» biologiques des vallées alpines = zones de discontinuité sédimentaire? Les Retenues hydroélectriques = une typologie à établir f (Massif / T.Séjour)? Des possibilités MAIS des règles : les sédiments fins représentent beaucoup plus de volume que les grossiers, le passage des grossiers => celui des fins, Une gestion coordonnée est nécessaire entre les zones d apports, les zones de l aval y compris estuaire et mer, et celles des moteurs (débit * forme anthropisée du lit). Cette gestion doit donc aussi intégrer la gestion des crues et celle du territoire. Un point de vigilance : les retenues ne sont pas positionnées au hasard des cours d eau ni au hasard dans un cours d eau => danger des comparaisons rivières non aménagées vs aménagées et amont vs aval : les aménageurs ont privilégié des ruptures de pentes sur des rivières à forte énergie!! Séminaire Transport Solide - St Lary Soulan-Toulouse 29 Mai-1erJuin 2011 A.Poirel Dia 23

24 Photo A.Poirel Merci de votre attention Séminaire Transport Solide - St Lary Soulan-Toulouse 29 Mai-1erJuin 2011 A.Poirel Dia 24