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C H A P I T R E V I

Gestion de la qualit de leau

Ce chapitre traite, dans un premier paragraphe, de la qualit de leau des retenueset, dans un second paragraphe (pp.150 et s.), des consquences du dbit rserv.

GESTION DE LA QUALIT DE LEAU DES RETENUES

anim par Henri BEUFFE (Division Qualit des Eaux, Cemagref-Bordeaux),Alain DUTARTRE (Division Qualit des Eaux, Cemagref-Bordeaux),

Alain GREGOIRE (Centre National dquipements Hydrauliques lectricit De France),Antoine HETIER (Compagnie dAmnagement des Coteaux de Gascogne),

et Michel LAFFORGUE (Aquatechnique).

(extrait de Gestion de la qualit de leau, de la flore et de la faune :bilans et techniques de restauration, publi dans les actes du 18e congrs

des grands barrages DURBAN, avec lautorisation de la CIGB).

Par rapport aux cosystmes naturels, les plans deau artificiels sont marqus parlinfluence importante de lhomme dans leur gestion. Le rgime hydraulique estfondamentalement modifi, transformant les facis deau courante en facis deaucalme et engendrant ainsi des volutions cologiques trs importantes.

Le prsent paragraphe tentera, dans un premier temps, de rendre compte desvolutions cologiques conscutives aux amnagements et, dans un deuximetemps, daborder une rflexion sur les mthodes de restauration et de gestion deces milieux artificiels.

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G es t ion de la qual i t de l 'eau

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EUTROPHISATION DES RETENUES ARTIFICIELLES

Rappels

Parmi les maux dont souffrent les cosystmes aquatiques deau douce, leutrophisation esttrs frquemment voque. La signification de ce terme, assez souvent mal utilis, mritedtre claircie.

Les eaux douces contiennent naturellement des sels nutritifs en solution qui permettent auxvgtaux, grce lnergie solaire, de crotre.

Constituant les producteurs primaires du systme, ces vgtaux sont la base de lachane alimentaire des animaux, cest--dire des consommateurs (zooplancton, poissons...).

Producteurs et consommateurs meurent aprs stre reproduits, crant ainsi une sourcede matire organique inerte qui sdimente. Celle-ci sera son tour minralise parlaction des bactries et rgnrera ainsi des sels nutritifs nouveau disponibles pour lesproducteurs primaires. Ainsi, de proche en proche, lcosystme senrichira lentementpar le jeu des apports externes et du recyclage interne de sa propre production. Cest ceprocessus naturel que lon appelle eutrophisation.

Passant par des niveaux trophiques intermdiaires, oligotrophe (peu productif), msotrophe(moyennement productif) les cosystmes aquatiques atteignent un stade dquilibre,ltat eutrophe, caractris par un rendement maximum avec : une charge en lments nutritifs modre ; une diversit spcifique vgtale et animale maximale ; une production vgtale quilibre ; une production optimale en consommateurs.

Li lintensification des activits humaines sur les bassins versants (industrie, agricul-ture, rejets urbains), laccroissement des apports nutritifs entrane une acclration duprocessus naturel deutrophisation et souvent un dpassement rapide de cet tat dqui-libre. On assiste une simplification des biocnoses au profit notamment dalgues dontles dveloppements intempestifs entraneront des nuisances importantes (couleurs, got,dficit estival en oxygne des eaux de fond, dpts de sdiments...).

Processus pouvant contribuer leutrophisation des rservoirs artificiels

Relargage prcoce dlments nutritifs par les sols immergs

Lauto-enrichissement des rservoirs peut seffectuer ds le remplissage par des relargagesdlments nutritifs provenant des sols ennoys. Ce relargage est li la dcompositionde la matire organique qui les constitue ou qui les recouvre.

Ltude de quelques retenues hydroagricoles montre que cet auto-enrichissement semblede faible intensit1.

Dans la mesure o il a lieu, lexprience montre quen pays tempr, ce processus estlimit dans le temps par puisement de la masse deau en lments nutritifs.

1. Voir Bibliographie, pp. 157-158, note 3.

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Chapitre VI

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Marnage et redistribution du phosphore1

Parmi les diverses retenues, celles destines lirrigation font lobjet dun fort marnagedautant plus que la priode optimale des besoins en eau correspond ltiage desrivires.

Consquence du marnage, la dessiccation des sdiments et des sols exonds entranedes modifications de la spciation du phosphore dans le sens des formes les plus labiles,cest--dire les plus facilement utilisables par les algues ou les vgtaux suprieurs2. Si lesprocessus explicatifs voqus sont variables (dshydratation des hydroxydes ferriques,destruction de la biomasse bactrienne et vgtale), il semble que, parmi les facteursagissant sur la solubilisation des phosphates, deux ont un effet que lon peut directementlier au marnage : la dure et lintensit de la remise en suspension du sdiment pendantla baisse des eaux et leur remonte3. Cet tat sera dautant plus favoris que la retenuesera de faible profondeur et donc subira, par rapport au volume vacu, une mersionimportante. La frquence et la priode auxquelles ces pisodes ont lieu seront dautrepart trs dterminantes.

Les apports des bassins versants

Les apports du bassin versant qui ralisent la majeure partie de la charge nutritive arri-vent au plan deau et dterminent, avec le temps, le niveau trophique des cosystmesaquatiques et en loccurrence des rservoirs artificiels.

long terme, les effets cumuls de la charge externe et interne (relargage par les sols etles sdiments) peuvent contribuer une dgradation de la qualit des eaux avec, dansles cas les plus critiques, apparition dodeurs nausabondes, prolifrations dalgues oude certaines espces de macrophytes et mortalit de poissons.

Ces effets seront dautant moins importants que le taux de renouvellement des eaux de laretenue sera lev. Un soutirage frquent des eaux de fond est donc favorable.

FAUNE AQUATIQUE

Les inventaires piscicoles raliss dans les ruisseaux en amont et en aval de certainesretenues hydroagricoles ont montr4 que : le peuplement ichtyologique de la retenue a une influence indniable et systmatiquesur le cours deau laval avec la diminution voire la disparition des espces piscicolesinfodes aux eaux vives, fraches et bien oxygnes que lon rencontrait avant la cra-tion de la retenue ; la modification du peuplement ichtyologique du cours deau en amont de la retenue estaussi sous linfluence des poissons vivant dans la retenue ; dans ce cas, il semble quecette modification soit plus lente.

1. Voir Bibliographie, pp. 157-158, note 4.2. Voir Bibliographie, pp. 157-158, note 5.3. Voir Bibliographie, pp. 157-158, note 5.4. Voir Bibliographie, pp. 157-158, note 3.

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laptitude des espces indignes de poissons survivre dans une retenue vont sesurajouter, dans un deuxime temps, les consquences des introductions despces tran-gres. Leur nature et leur importance dterminent, ce moment-l, la structure de lapopulation. Parmi les espces lacustres introduites qui russissent le mieux dans les rser-voirs, le gardon, la perche et la brme sont les plus souvent cits. Une gestion appro-prie des populations de poissons parat ncessaire pour viter la prolifration desp-ces indsirables (brmes notamment).

Dune manire gnrale, lamplitude et la frquence des marnages ont un impact impor-tant sur les poissons par la limitation de la flore aquatique immerge ou rivulaire, supportde nourriture (larves dinsectes, mollusques, crustacs) et de frai et par la perte de les-pace vital.

GESTION ET RESTAURATION

Des besoins croissants en loisir viennent sajouter aux usages traditionnels de leau. Cedveloppement des usages sur les milieux aquatiques se fait en gnral sans que leurcapacit les satisfaire soit analyse.

Chacun de ces usages comporte un certain nombre de contraintes et dobligations quiconduisent les gestionnaires modifier ventuellement les caractristiques du milieu poursatisfaire au mieux les usages. Le tableau ci-dessous rsume les contraintes de qualitpour certains usages des milieux aquatiques1.

USAGES CONTRAINTES

Eau potable Qualit physico-chimique et bactriologique deseaux

Baignade Aspect et qualit bactriologique des eaux

Pche Qualit piscicole du milieu (consquence de la qualit des milieux :qualit des eaux, zones de nourrissage et de reproduction pourles poissons)

Canotage et activits voisines Eau libre : peu ou pas de vgtation en surface

Chasse Prsence dhydrophytes (nourriture des oiseaux), surface deau libresuffisante

Une des volutions actuelles, en matire dutilisation des milieux aquatiques, est la re-cherche de la satisfaction du maximum dusages dans un mme milieu. Cette imbricationengendre de nombreuses difficults de cohabitation que, souvent, seul un zonage go-graphique peut contribuer rsoudre. Cette volution a galement conduit de nombreuxmatres douvrage construire un barrage en queue de retenue.

Enfin, lanalyse des nuisances est rarement ralise de manire globale, ce qui aboutitsouvent la mise en place dactions de gestion partielles, dun faible niveau de coh-rence et, quelquefois, lmergence de nouvelles nuisances.


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Chapitre VI

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Or, le vieillissement progressif des cosystmes ainsi crs associ une charge nutritiveexterne permanente (notamment en phosphore), la plupart du temps sujette augmenta-tion (pollution), acclre leur eutrophisation et engendre une volution souvent ngativede leur qualit, la pollution par les phosphates entranant une explosion de la productionvgtale1.

Avant la premire mise en eau, il est recommand deffectuer un dbroussaillage com-plet des terrains noyer, mais aussi un dcapage des sols dont la teneur en matireorganique est suprieure 2 %.

Par ailleurs, la lutte prventive contre leutrophisation acclre des systmes aquatiquespasse imprativement par le traitement la source du problme du phosphore et delazote : la dpollution urbaine et industrielle ; la cration et la rhabilitation des rseaux dassainissement et des stations dpuration ; linfiltration deffluents en substrats sableux ; la limitation des pollutions diffuses (engrais verts, fertilisation raisonne...).

Nous nentrerons pas dans les dtails de ces oprations pour considrer maintenant lesactions curatives quil est possible de mettre en oeuvre quand les interventions au niveaudes bassins versants sont insuffisantes ou trop tardives.

Traitement curatif des plans deau : rduction de la charge nutritive

Nous exposerons ici, de manire assez brve, les techniques les plus frquemment misesen uvre et voques dans la littrature2.

Les techniques qui consistent extraire et exporter des matriaux chargs de phos-phore (sdiments, vgtaux) sont efficaces long terme car elles permettent dquilibrerle bilan phosphore et de ralentir le comblement de la cuvette. Toutefois, ces techniques,outre leur cot souvent important (dragage notamment), posent le problme de la gestiondes matriaux extraits : sdiments plus ou moins pollus, biomasse vgtale volumi-neuse, eaux putrides.

Il est possible aussi dextraire les eaux profondes, riches en phosphore, en fer et manga-nse, par siphonnage ou dversement hypolimnique.

Lquipement initial des barrages de retenues par des tours de prise niveaux multiplesindpendants peut viter de telles interventions en permettant la restitution prfrentiellede certaines parties de la masse deau des retenues en voie de stratification estivale.Ainsi, lvacuation prcoce et progressive de la production algale de lpilimnion, dontla sdimentation et la dcomposition entranent souvent une importante consommationdoxygne dans la retenue3, aura un impact bnfique sur la qualit des eaux de laretenue proprement dite, notamment si celle-ci est destine la production deau pota-ble. Dautre part, la ralimentation des rivires avec cette eau moins froide, sera plus enaccord, dans certains cas, avec leurs caractristiques antrieures et leurs biocnosesaquatiques originelles.

1. Voir Bibliographie, pp. 157-158, note 7.2. Voir Bibliographie, pp. 157-158, notes 7 et 10.3. Voir Bibliographie, pp. 157-158, note 1.

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Les procds qui visent immobiliser le phosphore in situ, soit en le prcipitant dans lacolonne deau, soit en le bloquant au niveau du sdiment, permettent dviter les con-traintes lies lvacuation des produits extraits.

Parmi eux, laration hypolimnique peut tre mise en uvre lorsquil existe, ltat natu-rel, une stratification nette dans le plan deau et lorsquil nest pas souhaitable de proc-der un traitement dhomognisation de la colonne deau. En effet, le brassage verticalde la colonne deau entrane le rchauffement des eaux profondes, prjudiciable laproduction deau potable et lquilibre piscicole1.

Dans les plans deau stratifis, laration de lhypolimnion par injection dair comprim(procd LIMNO) permet, en rtablissant les conditions oxydantes (formation doxydesferriques) au niveau des sdiments, dviter le relargage de composs indsirables commelammoniac, le phosphore, lhydrogne sulfur et le manganse (voir figure 1).

Il convient de signaler quun sous-dimensionnement des appareillages peut entraner enpriorit une oxydation de la matire organique et sa minralisation2.

Fig. 1 - Procd LIMNO(1) air comprim (3) eau roxygne (5) ancres(2) diffuseur (4) vent

1. Voir Bibliographie, pp. 157-158, notes 8 et 9.2. Voir Bibliographie, pp. 157-158, note 10.

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Pour des plans deau dont la profondeur ne permet pas le dveloppement dune stratifi-cation thermique nette en priode chaude, laration diffuse constitue une bonne solutionpour lutter contre le dveloppement de lanoxie. Lair comprim, fourni par un compres-seur situ sur la rive, alimente des rampes de bullage en polythylne surnageant au-dessus du fond. Loxygnation de la colonne deau est obtenue : par transfert la colonne deau dune partie de loxygne de lair inject ; par raration superficielle des eaux de fond mises en convection au droit de linjec-tion dair.

Enfin, le traitement in situ des sdiments par injection de nitrate de calcium, de chlorureferrique et de chaux (procd RIPLOX) permet, en les oxydant, den chasser les sulfures,de piger le phosphore et de stimuler la dnitrification.

Quel que soit le type de traitement envisag, il devra tre : adapt au problme limnologique pos ; efficace pour leffort technique et financier consenti ; dpourvu de ractions indsirables et irrversibles.

Ces deux dernires conditions ntant pas systmatiquement remplies, il sera bon deprendre des prcautions en prsentant le traitement comme exprimental et de proposerun suivi postopratoire des ractions de lcosystme1.

Gestion des plantes aquatiques

Les plantes aquatiques peuvent causer des nuisances importantes dans les rservoirsartificiels faible marnage et de faible profondeur.

Dans les premiers moments de leur cration, les retenues artificielles sont normalementdpourvues de plantes. Au bout de quelques annes, une part notable des espcesprsentes dans les retenues est due aux apports extrieurs. Ces apports peuvent trenaturels ou raliss volontairement ou non par les utilisateurs du milieu. Les graines denombreuses plantes peuvent tre transportes par le vent, par les affluents, par les oiseauxaquatiques.

Le principal facteur de rpartition des macrophytes dans les plans deau est la profon-deur, par les consquences quelle a sur lattnuation de la lumire.

Ainsi, du rivage vers le large, on distinguera les hlophytes aux pieds plus ou moinsdans leau, puis les hydrophytes natteignant pas la surface de leau, sauf au moment dela floraison.

La composition physico-chimique de leau et des sdiments sera de mme un param-tre essentiel par la source nutritive quils reprsentent, lassimilation des nutriments sefaisant soit par les systmes racinaires, soit par diffusion travers les tiges et lesfeuilles (hydrophytes).

Certaines espces se dvelopperont de prfrence dans les milieux riches en nutrimentset dautres, au contraire, dans les milieux pauvres ; leur prsence permettra destimer leniveau trophique des cosystmes aquatiques.


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Si des mthodes prventives de la gestion des macrophytes sont disponibles, comme larduction des apports nutritifs du bassin versant, laugmentation de lombrage et la ma-nipulation des niveaux deau, dans la plupart des cas il est ncessaire de recourir destechniques curatives. Nous nous proposons ici de donner un aperu de ces mthodes1.

Contrle mcanique

Les appareils de contrle mcanique sont constitus, en majeure partie, dune embarca-tion portant des barres de coupe drives des machines agricoles. Si les modles lesplus anciens ne procdent qu une coupe, les plus rcents permettent une relle moissonlimitant ainsi le bouturage et vitant les dficits en oxygne dus au pourrissement desvgtaux.

Moyennant certaines adaptations, les engins employs lentretien du bord des routespeuvent permettre un tel contrle sur des milieux de faible largeur.

Dune manire gnrale, la dure daction de ces travaux dpasse rarement deux ts,elle varie selon la nature des plantes et leur facilit de bouturage.

Le curage et le dragage sont galement des techniques de contrle des plantes aquati-ques par le fait quils interviennent sur les couches les plus riches des sdiments et sur lesracines, stolons ou rhizomes des plantes aquatiques.

Rappelons, comme il la dj t signal, que ces techniques, outre les dpenses nota-bles quelles mettent en jeu, posent le problme de la gestion des matriaux extraits.Dans le cas des vgtaux aquatiques, on peut envisager des utilisations simples comme,par exemple, engrais vert ou compost.

Contrle chimique

Lutilisation dherbicides en milieu aquatique a dbut aprs la deuxime guerre mon-diale. En France, quelques matires actives sont homologues pour la destruction desmauvaises herbes aquatiques et semi-aquatiques . Certaines sont destines au contrledes hydrophytes, dautres au contrle des hlophytes. La liste actualise de ces produitsfigure dans lIndex Phytosanitaire, ouvrage dit chaque anne par lAssociation Techni-que de Coordination Agricole.

Il sagit dune technique rgulirement employe en France. Dans une enqute rcente,sur 65 cas de contrle de la vgtation aquatique raliss dans diverses rgions, envi-ron un cinquime correspondait lapplication dherbicides1.

Lutilisation de ces produits, source de contamination de lenvironnement, rencontre desrticences et suscite diverses polmiques dans la plupart des pays o elle est permise.

Hormis les risques toxicologiques court et moyen terme vis--vis des organismes nonviss par les applications et, en particulier les poissons, des incidences secondairesnotables lui sont reproches : il sagit en particulier des risques de dsoxygnation dumilieu, lis la consommation doxygne ncessaire la dgradation bactrienne desplantes mortes et des modifications dhabitats, quelquefois radicales, quelle peut engen-drer dans certains cosystmes.


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Les utilisations ultrieures des eaux des milieux traits et des milieux situs en aval doiventgalement tre prises en compte, en observant un dlai de scurit, permettant la dilutionou la dgradation des produits.

Des slections de flore sont galement possibles qui peuvent engendrer une banalisationdes milieux et des nuisances nouvelles. Enfin, laspect gnralement trs peu esthtiquedes secteurs traits constitue un autre facteur de rejet de ces techniques.

Lemploi de ces produits doit donc tre envisag avec beaucoup de prudence et ne pastre systmatis lensemble du milieu traiter, afin de limiter les risques vis--vis delenvironnement et de se prmunir contre les nuisances secondaires1.

Contrle biologique

Il sagit dutiliser des organismes consommant les plantes, provoquant des maladies oulimitant leur croissance.

Le mode le plus ancien et sans doute le plus document de contrle biologique est lepturage des plantes merges ou amphibies dans les zones humides (roseaux, scirpes...).

Des mammifres et des oiseaux ont t galement tudis comme agents de contrle des plantes mais, dans la plupart des cas, leurs potentialits paraissent trs rduites.

La carpe chinoise (Ctenopharyngodon idella Val.) est un des moyens de contrle biolo-gique des macrophytes les plus prometteurs dans les zones tropicales. Prsente depuisune trentaine dannes en Europe, son introduction est interdite dans les eaux libresfranaises, ce qui est cens la proscrire des retenues. Les effets de lintroduction de lacarpe chinoise sur les cosystmes aquatiques (dont en particulier les impacts ngatifssur les populations piscicoles autochtones) ont t tudis dans divers pays et ils doiventinciter une grande prudence dans le cas de milieux usages multiples, mme si ce sontdes eaux closes.

La mise en uvre dun contrle biologique est en gnral lourde et coteuse et ncessite dese garantir des effets secondaires indsirables, en tablissant avec certitude la spcificitde laction de lagent de contrle, par un grand nombre dexprimentations pralables2.

CONCLUSION SUR LA QUALIT DES RETENUES

Les apports des bassins versants ralisent la majeure partie de la charge nutritive arri-vant au plan deau et dterminent, avec le temps, le niveau trophique des rservoirsartificiels.

Leur effet cumul celui de la charge interne (relargage des sdiments et des sols rgu-lirement dcouverts) peut contribuer la dgradation de la qualit des eaux.

Ce problme peut prendre une ampleur importante dans les retenues en acclrant leureutrophisation.

1. Voir Bibliographie, pp. 157-158, note 12.2. Voir Bibliographie, pp. 157-158, note 12.

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Si limpact est quasiment immdiat sur les peuplements piscicoles laval des retenues,en amont les rpercussions sont beaucoup plus lentes.

Le maintien de la qualit des eaux des rservoirs artificiels passe par le contrle des fluxpolluants au niveau des bassins versants, notamment en ce qui concerne le phosphore,lment dont lexcs dans les eaux douces est responsable des prolifrations phyto-planctoniques et des nuisances qui en dcoulent. Ne pas traiter le problme du phos-phore la source, cest le transfrer, voire laggraver et, long terme, courir lchecmalgr des succs remports localement court terme.

Enfin, quand les interventions sur les bassins versants sont insuffisantes ou tardives, ildevient ncessaire dagir directement sur le plan deau non sans avoir fait au pralable undiagnostic prcis et une analyse globale des nuisances initiales et des effets secondaires.

CONSQUENCE DU DBIT RSERV SUR LA VIE PISCICOLE

partir dun article de SylvieVALENTIN et Yves SOUCHON (Cemagref, groupementde Lyon) publi au colloque technique sur les petits barrages de Bordeaux en1993). Cet article illustre principalement le cas des barrages hydro-lectriques qui

court-circuitent des tronons de cours deau.

Les effets biologiques et cologiques nfastes des faibles dbits maintenus lavalde certains petits barrages doivent tre pris en compte afin de prendre des mesuresventuelles ncessaires pour les limiter.

Il est indispensable de quantifier ces effets en fonction du dbit. La mthode desmicrohabitats expose ici constitue un outil de prvision de ces effets sur lhabitatphysique des poissons et apporte donc une aide dans la dtermination de dbitsrservs moins pnalisants pour la faune piscicole. Mme si elle sapplique essen-tiellement aux cours deau salmonicoles, la connaissance de son principe est aussiutile pour mieux apprhender les consquences dune retenue sur les cours deau cyprinids dominants.

EFFETS DUNE RDUCTION DE DBIT

Les effets cologiques de la gestion dun barrage sont multiples.

La rduction de dbit entrane une modification des paramtres morphodynamiques :pente du lit, transport solide, hauteurs, vitesses, sinuosit, surfaces. Ces paramtres vontdfinir les contraintes spatiales des organismes aquatiques, en particulier lhabitat physi-que des poissons.

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Morphologie du cours deau

La morphologie gnrale dun cours deau est troitement lie au dbit de crue corres-pondant au dbit de plein bord, et lalternance des priodes de crues et de basseseaux.

Aussi, le blocage du transport solide entrane un surcreusement du lit et une rosionaccrue des berges chaque surverse, modifiant la fois les profils en long et en traversdu lit.

Substrat

De plus, le faible dbit transitant dans la rivire nassure plus le transport des matires ensuspension. Tout apport de fines, notamment par les affluents, entrane un colmatage dusubstrat. Il sensuit une diminution nette des zones dabris des invertbrs benthiques etdes zones dhabitat favorables aux poissons.

Conditions dcoulement

Une rduction de dbit entrane galement des changements dans les paramtres d-pendant directement du dbit : hauteurs deau et vitesses de courant. Les conditionsdcoulement sont donc moins varies, les surfaces mouilles se trouvent rduites (lit plustroit) et les units morphodynamiques ou facis sont modifies.

Ces paramtres physiques ont une importance fondamentale dans la qualit de lhabitatdu poisson. Des outils sont ncessaires pour apprcier les modifications de ces param-tres afin de mesurer limpact potentiel de linstauration dun dbit stable et faible sur lafaune piscicole.

MESURES DES MODIFICATIONS DE LHABITAT PHYSIQUE

Principe de la mthode des microhabitats

Pour quantifier les effets dune rduction de dbit sur lhabitat des poissons, il est nces-saire de connatre les variables morphodynamiques diffrents dbits et de les relier auxexigences des espces de poissons aux diffrents stades de leur vie.

La mthode des microhabitats permet de mesurer en fonction du dbit la capacit dac-cueil physique dune partie du cours deau.

Cette mthode de simulation de lhabitat a t initie aux tats-Unis par STALNAKER1et BOVEE2, puis teste dans de nombreuses tudes. Elle a t dveloppe en France parEDF, Direction des tudes et Recherches, et par le Laboratoire dHydrocologie Quantita-tive du groupement de Lyon du Cemagref3. Elle bnficie maintenant dune exprienceavec des validations biologiques dans plusieurs types de cours deau franais.

1. Voir Bibliographie, pp. 157-158, note 18.2. Voir Bibliographie, pp. 157-158, note 13.3. Voir Bibliographie, pp. 157-158, note 16.

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Elle consiste coupler (voir figure 2) : un modle hydraulique permettant de calculer les hauteurs deau et les vitesses ducourant diffrents dbits partir dune campagne de mesures des variables retenues(hauteurs, vitesses, substrat, surfaces) ; un modle biologique qui traduit ces variables en termes de valeur dhabitat parlintermdiaire de courbes de prfrence tablies partir de la bibliographie et dersutats de pche sur des cours deau franais.

Pour la truite fario, les fonctions de prfrence ont pu tre valides dans des cours deau truite non perturbs, dans des conditions non limitantes, en particulier concernant lesfacteurs trophiques : une relation a pu tre tablie entre la biomasse de truites fariosadultes pches et les valeurs dhabitat identifies comme critiques.

La mthode sapplique donc prfrentiellement aux cours deau salmonicoles.

Fig. 2 - Principe de la mthode des microhabitats

Droulement pratique

Le recueil des donnes physiques ncessite quatre personnes pendant une journe parstation, soit un effort quivalent celui dune pche lectrique.

Le droulement pratique comporte plusieurs tapes : un choix de stations reprsentatives des units morphodynamiques (facis), des tron-ons tudis, comprenant une alternance morphologique caractristique (successionsradier/mouille par exemple) ;

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un choix de transects reprsentant des secteurs homognes (deux ou trois transects parfacis) et intervenant dans le calage hydraulique ; des mesures topographiques pour cartographier les stations et connatre les pentes dulit et les cotes de surface libre ; des mesures physiques fines des hauteurs, vitesses et substrats rencontrs le long dechaque transect.

Rsultats

lissue de la modlisation, les rsultats obtenus sexpriment, pour chaque stade desespces tudies, sous la forme : dune surface pondre utile (SPU), calcule en sommant les surfaces de chaquecellule pondres par le produit des trois fonctions de prfrence (valeurs comprisesentre 0 et 1) correspondant aux valeurs des trois variables vitesse, hauteur et substrat,observes ou calcules pour tout dbit ; dune valeur dhabitat, exprime en pourcentage de surface pondre utile par rap-port la surface mouille totale.

Ces rsultats permettent de proposer une estimation prvisionnelle des effets de toutemodification du rgime hydrologique et didentifer la, ou les espces, les plus pnalisesdans leur habitat le plus sensible en dcelant les priodes et les stades critiques.

Exemple dapplication de la mthode des microhabitats

Lexemple suivant est extrait de ltude dimpact du barrage de Naussac II sur lAllier(hauteur : 8 mtres), en ce qui concerne lhabitat physique des salmonids, confie augroupement de Lyon du Cemagref1.

Une des stations choisies est situe dans le premier tiers des 9,5 km de la portion court-circuite par le barrage de Pouts au niveau du lieu-dit LE SAPET .

La dmarche des microhabitats a t applique pour deux espces : le saumon atlanti-que et la truite fario (voir figure 3, p. 155). Le stade adulte ne figure pas dans les courbesdhabitat du saumon car les exigences des adultes concernent surtout les conditions defranchissement des obstacles et les dbits dattrait ; cet aspect ne sera pas abord ici.

Les courbes dhabitat (voir figure 3, p. 155) sur la station montrent que le saumon appa-rat comme le plus sensible aux faibles valeurs de dbit avec un maximum de SPU undbit optimal de 3 m3/s. Ce dbit correspond environ 1/5e du module2 dans cesecteur (gal 16,7 m3/s).

Il convient de sassurer que ce dbit respecte galement lhabitat de la truite fario, ce quiest le cas pour tous les stades. La truite a en effet un habitat maximal compris entre 1,5et 3 m3/s.

Le dbit rserv existant dans le secteur est de 0,5 m3/s seulement, soit environ 1/30e dumodule et correspond une rduction importante de SPU (voir tableau 1, p. 156) parrapport au dbit optimal de 3 m3/s.

1. Voir Bibliographie, pp. 157-158, note 17.2. Module : dbit moyen interannuel.

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Notons toutefois que ce dbit est port 1 m3/s le jour et 1,5 m3/s la nuit pendant lapriode de migration des juvniles, du 15 mars au 15 juin, afin de faciliter le franchisse-ment du barrage (glissire tacons et ascenseur). Ceci amliore nettement la capacitdaccueil du secteur pour tous les stades des deux espces par rapport au dbit existantdurant la priode o il est appliqu. On observe cependant encore une perte de SPUsensible pour le saumon et pour le stade frai de la truite par rapport au dbit optimal.

PRISE EN COMPTE DES EFFETS COLOGIQUES DANS LES TUDES DE DBIT RSERV

Le contexte de la loi pche

La dmarche des microhabitats a t principalement dveloppe en France pour rpon-dre un besoin de quantifier les effets des rductions de dbit dans le contexte de la loi pche n 84-512 du 29 juin 1984 (article L.232-5 du code rural).

Cette loi fixe le dbit minimal au 10e du module du cours deau au droit de louvrage, partir de rflexions menes aux tats-Unis depuis 1965 et pour des raisons pratiques dedfinition du module (le module est plus facile dfinir que le dbit dtiage).

Il tait alors important de savoir si ce chiffre rpondait bien lobjectif de la loi : garantiren permanence la vie, la circulation et la reproduction des espces. De plus, concernantles ouvrages antrieurs la loi et pour lesquels des raisons techniques et conomiques enempcheraient lapplication, quels amnagements prvoir pour atteindre cet objectif ?

Pour rpondre ces questions, il fallait exprimer la capacit daccueil physique descours deau en fonction du dbit laide dun outil adapt.

valuation des niveaux de dbit fixs par la loi pche2

La mthode des microhabitats a t applique huit cours deau afin de mesurer leffetdune rduction de dbit au 40e ou au 10e sur la capacit daccueil du milieu pour latruite fario.

Les rductions de SPU ont t exprimes par rapport deux repres (voir tableau 2, p. 156) : la SPU minimale correspondant au dbit moyen mensuel du mois le plus sec en situa-tion naturelle, dbit suppos limiter le dveloppement des populations de truites ; le maximum dhabitat potentiel (SPU maximale) obtenu pour un dbit rserv optimalpour lhabitat de la truite.

Le 10e du module correspond une rduction nettement moindre que le 40e, mais tout demme significative et plus pnalisante que les conditions limitantes naturelles (tableau 2).

Ces rsultats soulignent lintrt dtudes prcises comme la mthode des microhabitatsen tant quoutil daide la dcision pour tablir la valeur de dbit rserv dans lesprit dela loi pche, dont les objectifs ont dailleurs rcemment t repris dans la loi sur leaudu 3 janvier 1992.


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Fig. 3 - volution des surfaces pondres utiles en fonction du dbit pour la truite fario et le saumon surlAllier, portion court-circuite par le barrage de Pouts, station LE SAPET .

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Outre la caractrisation des rductions dhabitat diffrents dbits faibles, elle permetdidentifier les stades et espces sensibles et donc les priodes qui peuvent tre critiques sile dbit est maintenu trop faible.

Modulation du dbit rserv

Ainsi, on peut proposer par exemple, dans certains cas, une modulation du dbit rservpour limiter les effets lors de ces priodes critiques et recrer un certain rythme hydrolo-gique.

Ltude du Lignon du Velay a permis de tester diffrents scnarios de gestion moduledu dbit rserv selon les saisons avec deux ou trois niveaux de dbit diffrents danslanne1. Ces scnarios de dbits diffrents ont t convertis en chroniques de surfacespondres utiles pour la truite fario en anne moyenne et en anne sche.

La conclusion principale concernait la priode estivale, priode la plus critique pour laplupart des stades dans la situation du dbit rserv existant. Une augmentation du dbitrserv estival amliorerait dans ce cas le potentiel dhabitat, surtout pour la truite adulte,et dautant plus en anne sche.

Q optimal % de rduction de SPU par rapport la SPU maxi au dbit optimal

Q=0,5m3/s Q =1,5 m3/s Q =3m3/s

TRF Adulte 2,5 23 0,5 1

Juvnile 1,75 15 2 4

Alevin 1,75 13 2 7

Frai 3 79 40 0

SAT Juvnile 4 63 17 0,5

Alevin 2,5 54 9 0

Frai 3 67 27 0

Tableau 1 - Rduction des surfaces pondres utiles pour la truite fario (TRF) et le saumon (SAT) diffrents dbits dans la station LE SAPET de lAllier

(A) par rapport la situation (B) par rapport au dbitnaturelle optimal

Fraction du module 1/40e 1/10e 1/40e 1/10e

% moyen 65 32 71 44Fourchette (%) 42 91 16 50 53 94 22 69

Tableau 2 - % de rduction de SPU pour la truite fario dans huit cours deau par rapport deux repres :(A) situation naturelle (dbit moyen mensuel du mois le plus sec)(B) dbit optimal correspondant une SPU maximale


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Une bonne connaissance du rgime hydrologique naturel et des facteurs limitants (dbitsdtiage) est donc indispensable. En plus dune modulation ventuelle du dbit, dessurverses peuvent tre prvues pour nettoyer le substrat sans bouleverser le lit.

CONCLUSION : VERS UNE GESTION INTGRE

Il apparat donc important de raisonner en terme de modifications de lhabitat dans untype de rivire en fonction : de la morphologie ; du rgime hydrologique naturel (rgionalisation possible) et des affluents ventuels ; des peuplements en place (espces les plus sensibles).

Le raisonnement complet doit tre intgr trs tt aux tudes dimpacts afin de pouvoir entenir compte dans le dimensionnement des ouvrages et les tudes conomiques.

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