Barrages, seuils et déficit sédimentaire : de cause à effet...

Même si elle n’est pas la seule (vent, glacier...), l’eau joue un rôle majeur dans le transport des produits issus de l'érosion. Le lit des cours d’eau naturels est ainsi constamment formé et déformé par les sédiments en mouvement (cycle érosion-transport-sédimentation). Ce transport de sédiment, nommé « transport solide » ou « transit sédimentaire » s'effectue principalement par charriage et suspension.
Le transport par charriage concerne essentiellement les éléments grossiers qui se déplacent sur le fond du lit par roulement, glissement ou saltation. La suspension est le transport des sédiments fins dans la masse du flot.
Dans un système fluvial naturel, érosion, transport et dépôt de sédiments sont en équilibre dynamique, les cours d’eau ajustant ainsi continuellement leur pente, leur largeur, leur profondeur, leur sinuosité, etc. La construction d’un obstacle à l’écoulement (barrages, seuils...) va inévitablement rompre cet équilibre avec comme effets directs un engravement du lit à l’amont et un affouillement à l’aval. Ces dysfonctionnements sont non seulement lourds de conséquences sur la morphologie des systèmes fluviaux mais aussi sur la biodiversité des milieux aquatiques.

Modes de transport des sédiments dans un cours d'eau

La balance de Lane (1955) : l'équilibre débit/solide

De véritables pièges à sédiments... 
En amont des obstacles, l’érosion s’accentuant et la rivière rétablissant naturellement son profil d’équilibre, des dépôts de sédiments à l’intérieur de la retenue se forment, avec à long terme un état d’envasement avancé. Les opérations de chasse (1) ne contribuent qu’à retarder ce phénomène qui se poursuivra inévitablement durant toute la vie de l’ouvrage. Qui plus est, leur efficacité est souvent plus néfaste qu’autre chose avec notamment un engravement de l'aval. En définitive, ces opérations ne font que déplacer le problème un peu plus loin avec des dommages collatéraux potentiels tels que des impacts sur le milieu aquatique, une libération de polluants présents dans les sédiments accumulés (Ammonium...), etc.
En aval de la retenue, les alluvions grossières piégées en amont vont manquer. Les effets de la clarification des eaux et les modifications du débit engendrent des changements dans la capacité de transport des solides. Le cours d’eau, qui cherche toujours à atteindre de nouvelles conditions d’équilibre, redistribue les matériaux présents dans son lit. Cette érosion va se déplacer progressivement vers l’aval afin de compenser le déficit de sédiment, entrainant des modifications importantes de la composition granulométrique du matériel solide. La diminution de la charge grossière réduit les fonctions des habitats aquatiques pouvant rendre le milieu abiotique à terme. Il en résulte également un sur-creusement du lit (incision des lits), parfois jusqu’au substrat rocheux, qui peut avoir notamment des effets sur le niveau de la nappe phréatique alluviale en abaissant la ligne d'eau.
Ajoutons à cela les travaux de canalisation (endiguement, recalibrage, rectification, dragage ...), on arrive aujourd’hui à des déficits sédimentaires importants dans la plupart des cours d’eau, notamment dans les Pyrénées comme par exemple la Garonne avec un manque de sédiments grossiers estimé à plus d’un million de m3 entre le Plan d’Arem et Montréjeau.

Le barrage du Plan d'Arem sur la Garonne : on distingue nettement l'envasement (Géoportail 2013)

Des conséquences plus larges...
Les conséquences d’une modification du transport à l’aval des barrages ne s’arrêtent pas aux tronçons concernés et vont avoir aussi des impacts sur la plaine alluviale et plus largement sur l’ensemble du système. De nombreuses études ont été menée dans le Monde sur le sujet avec, selon les auteurs, une efficience des grandes retenues dans la rétention des sédiments qui peut aller jusqu’à 99 %. Un exemple édifiant, le Mississipi-Missouri avec une réduction d’environ 75 % de la charge annuelle en sédiments...ce qui contribuerait au recul de la côte de Louisiane (Keown et al. 1986).

Quels remèdes ?
Les solutions pour limiter les impacts des barrages sur le transit sédimentaire sont peu nombreuses et techniquement peu efficaces. Les systèmes équipant certains ouvrages (vannes de dégravements, clapets ...) sont pour la plupart sous dimensionnées et ne permettent l’évacuation que de sédiments fins ou organiques lors de chasses avec souvent un impact similaire à celui d’une vidange. D’autres solutions sont envisageables comme celle qui consisterait à transférer les sédiments grossiers piégés dans les réservoirs vers l’aval. Mais ce type de réalisation, qui comporte par ailleurs des risques en matière de polluants, demanderait évidement des investissements importants et ne remplacerait jamais un transit naturel. En définitive, seul un effacement de l’obstacle pourrait garantir un retour à la normale. Si ce moyen semble aujourd’hui encore inenvisageable sur les grands ouvrages, en revanche il peut l’être sur des installations plus petites sans utilité réelle avec un moindre coût (2).

(1) Les opérations de chasse font l'objet d'une réglementation stricte (durée d'ouverture des vannes, débits lâchés, ...) et ne sont autorisées que sur arrêté préfectoral.
(2) Selon l’ONEMA, la moitié des 76 000 ouvrages recensés sur les cours d’eau de France métropolitaine n’ont pas d’usage économique avéré.

Pour en savoir plus

Keown Mm P.,  Dardeau Elba A., Causey Etta M. 1986 : Historic trends in the sediment flow regime of the Mississippi River. Water Resources Research, vol. 22, 11, p. 1555-1564. 
Martins D. 2008 : Aménagements hydroélectriques et impacts sur la dynamique des flux d’eau et de sédiments. Le cas du haut Paraná, Brésil. Thèse de doctorat de Géographie, Aménagement et Urbanisme, Université Lumière Lyon 2.
Malavoi, J.-R., Bravard J.-P. 2010 : Éléments d’hydromorphologie fluviale, coll. Comprendre pour agir, ONEMA, 224 p.
Malavoi J.R., Garnier C.C., Landon N., Recking A, Baran Ph. 2011 : Éléments de connaissance pour la gestion du transport solide en rivière, Onema, 216 p.
Barraud R. 2011 : Rivières du futur, wild rivers ? », VertigO - la revue électronique en sciences de l'environnement [En ligne], Hors-série 10 | Décembre 2011, mis en ligne le 30 novembre 2011, consulté le 13 juin 2017. URL : http://vertigo.revues.org/11411 ; DOI : 10.4000/vertigo.11411
Gilli E., Mangan Ch., Mudry J. 2012 : Hydrogéologie - Objets, méthodes, applications, Éds Dunod, 3ème édition, 352 p.
Braud S., Alber A. (dir.) 2013 : Synthèses des connaissances & proposition d'une méthode d'évaluation de l'impact des ouvrages transversaux sur la continuité, Ed. DREAL Centre-Val de Loire, 76 p.

Commentaires

  1. Bonjour Fabrice,

    J'ajouterai dans la liste des ouvrage cités le livre de Christian Lévêque : "Quelles rivières pour demain?".
    Ce livre explore tous les aspects qui composent les relations des hommes aux rivières, du statut juridique des cours d’eau à la notion de « bon état écologique », en passant par leur peuplement animalier, l’exploitation de leurs ressources, les paysages aquatiques, les politiques des grandes villes fluviales et l’imaginaire lié à l’eau qui court. Considérant que l’environnement est au service de l’humanité, et non l’inverse, l’auteur s’interroge également sur la pertinence du concept de « restauration » écologique.

    RépondreSupprimer
    Réponses
    1. Tout à Fait JM, mais j'ai volontairement limité ce post au transport de solides. Je comptais par ailleurs faire un post sur ce livre qui est assez remarquable..
      Lévêque Christian 2016 : Quelles rivières pour demain ? Réflexions sur l'écologie et la restauration des cours d'eau, Eds. Quae, 288 p.

      Supprimer

Enregistrer un commentaire

Posts les plus consultés de ce blog

Une belle sortie, de beaux poissons...

Un été comme avant...

2ème rencontre des Fous de Toc

Vu dans la presse : semaine du 2 au 8 juillet