2000 2015 RhônEco Le suivi scientifique de la restauration hydraulique - Évaluer et comprendre pour mieux agir - Graie
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1 2000-2015 / RhônEco
Le suivi scientifique de
la restauration hydraulique
2000 > 2015 et écologique du Rhône
RhônEco Évaluer et comprendre pour mieux agir
Sommaire
4
La restauration du fleuve Rhône,
l’ambition d’une reconquête
environnementale
6
RhônEco : un programme scientifique
pluridisciplinaire dédié au renouveau
écologique du fleuve
8
Neuf secteurs
sous haute surveillance
10
Des espèces d’eau courante
favorisées
12
La renaissance des lônes
et de leur biodiversité
14
Des éclairages majeurs
sur le fonctionnement des lônes
16
Des modèles prédictifs pour préciser
les choix de restauration
18
D’un projet de fleuve
à un projet de territoire
20
Un programme scientifique
plein d’avenir
24
Glossaire et ressources
L
Le programme de restauration hydraulique et
écologique du Rhône est né d’une volonté partagée
par les élus locaux, les gestionnaires du fleuve
et l’État de retrouver un fleuve vif et courant. D’une
ampleur exceptionnelle à l’échelle internationale, ce
programme comporte depuis son origine un programme
d’accompagnement scientifique, non moins remarquable,
nommé RhônEco.
Piloté par des équipes de recherche pluridisciplinaires,
RhônEco a permis de produire une connaissance unique
sur l’état écologique du fleuve et son évolution suite aux
travaux de restauration. Ces enseignements, synthétisés
dans ce document, permettent aujourd’hui de mesurer
et prédire l’effet des actions de restauration physique
sur les milieux et la biodiversité, et d’orienter les choix
de restauration et de gestion futurs.
Surface du bassin versant
LE RHÔNE EN CHIFFRES 98 500 km2 4 810
Longueur
4 000
812 km
(545 km du Léman à la mer) 3 000
11 principaux affluents
2 000
48e fleuve mondial et
1er fleuve français 1 000
par son débit annuel moyen
0
Débit annuel moyen à Arles :
1 700 m /s3 Altitude (m)
Débit d’étiage à Arles :
575 m³/s
Nord
Débit de crue centennale
à Arles : Saône
11 300 m³/s
23 barrages en aval du Léman 0 25 50 km
Vallée du Rhône concentre
25 % de la population totale Barrage
du bassin versant Centre nucléaire
22 % de la production Ain de production
hydroélectrique nationale électrique
Navigation fluviale
à grand gabarit :
5 millions de tonnes par an
Sault-Brénaz
Miribel-Jonage
Brégnier-Cordon
de frêt fluvial Brig
26 paquebots fluviaux Sion
proposant des croisières Genève
avec hébergement Martigny
Génissiat-Seyssel
Chautagne Arve
Lyon
Belley
Bugey
Pierre-Bénite
Vaugris Vienne
Péage-de-Roussillon St-Alban
Saint-Vallier Isère Le Rhône,
fortement
Bourg-lès-Valence aménagé,
Valence est le fleuve
Beauchastel français qui
bénéficie
Baix-Le Logis Neuf Cruas-Meysse
du plus gros
effort pour sa
Montélimar Montélimar restauration
Durance écologique
Ardèche
dans le cadre
Donzère-Mondragon Tricastin
du Plan Rhône
(125 M€).
Caderousse Orange
Avignon
Avignon
Vallabrègues
Arles
Delta du Rhône
Camargue
Le fleuve rhône
un axe de Ier siècle Une navigation connue depuis l’époque gallo-romaine
communication malgré les forts courants, les fonds irréguliers, et les
et un pourvoyeur nombreux passages en tresses (chaland Arles-Rhône 3
d’énergie de 31 m de long sur 3 m de large découvert en 2011)
XVe siècle Les chevaux remplacent progressivement les hommes
au halage. Les embarcations sont adaptées aux conditions
difficiles (embarcations à fond plat avec des extrémités
relevées comme les sisselandes)
XIXe siècle Développement des bateaux à vapeur : bateaux anguilles,
bateaux-crabes, toueurs, remorqueurs…
1829 Le Pionnier, bateau à vapeur, relie Arles à Lyon
en quatre-vingt quinze heures cinquante et une minutes
1840 370 000 tonnes/an transitent par le Rhône
Crue majeure, 13 000 m3/s à Beaucaire
1853 Traité signé entre la ville de Lyon et la Compagnie Générale
des Eaux pour délimiter le périmètre de la concession du
champ de captage de Crépieux-Charmy
1856 Crue majeure, 12 500 m3/s à Beaucaire
1871 Premiers aménagements à but énergétique sur le site
des Pertes du Rhône à Bellegarde
1880 Suite à la mise en place de la jonction ferroviaire
Paris-Lyon-Méditerranée, le tonnage du trafic fluvial
chute à 173 000 tonnes/an
1884 Début de la période de construction des
endiguements Girardon
1888-1899 Construction de l’aménagement hydroélectrique
de Jonage-Cusset
1938 Inauguration du port Édouard-Herriot (Lyon)
1948 Mise en eau du barrage de Génissiat
un aménagement type
1952-1963 Mise en service des usines de Donzère, Montélimar,
sur le rhône Baix-le-Logis-Neuf et Beauchastel
1966-1968 Mise en service des usines de Pierre-Bénite
et Bourg-lès-Valence
1972 Mise en service de la centrale nucléaire du Bugey
1970-1977 Mise en service des usines de Vallabrègues, Avignon,
Caderousse et Péage-de-Roussillon
1980-1986 Mise en service des centrales nucléaires de Tricastin,
Cruas puis Saint-Alban
Mise en service des usines de Vaugris, Chautagne,
Belley, Brégnier-Cordon, Sault-Brénaz
1993 Crue majeure, 9 800 m3/s à Beaucaire
1994 Crue majeure, 11 000 m3/s à Beaucaire
1998 Démarrage du programme de restauration
et du suivi RhônEco
2003 Crue majeure, 11 500 m3/s à Beaucaire
2007 Signature du contrat du Plan Rhône entre l’État,
les Régions, la CNR, le comité de bassin
Rhône-Méditerranée, les Voies Navigables de France,
l’Agence de l’Eau et l’ADEME
2015 Signature du second Plan Rhône entre l’État,
les Régions, la CNR, le comité de bassin
Rhône-Méditerranée, les Voies Navigables de France,
l’Agence de l’Eau et EDF
4 2000-2015 / RhônEco
La restauration du fleuve
Rhône, l’ambition d’une
reconquête environnementale
« Une
Retrouver Façonné par l’homme au 19e et au 20e siècle, le Rhô-
coopération
un fleuve vif ne a perdu à jamais son caractère sauvage. Aménagé « Au démarrage
pour la protection contre les inondations, la naviga- exceptionnelle » du projet,
et courant
tion, la production hydroélectrique, l’irrigation, le nous nous posions beaucoup
fleuve est aujourd’hui littéralement corseté suite aux travaux d’endiguements
de questions sur les effets de la
et de canalisation. Ces aménagements ont impacté l’ensemble des milieux, pro-
restauration sur les milieux et leur
voqué des changements écologiques profonds et une banalisation des paysages.
biodiversité. C’est pourquoi je salue
Dans les années 80, quelques élus de communes riveraines partagent avec des
l’attitude courageuse des financeurs
citoyens le projet de retrouver un Rhône « vif et courant ». L’État se saisit de cette
qui ont su investir dans un projet
demande, les scientifiques sont associés au projet. Les gestionnaires du fleuve et
sans avoir la totale assurance que
les collectivités locales se voient confier la mission de concevoir et réaliser les
travaux qui permettront de concrétiser l’ambition du territoire : redonner au
la réponse écologique serait bien
Rhône les qualités écologiques d’un grand fleuve.
au rendez-vous. Une coopération
unique en son genre au sein d’un
comité de pilotage réunissant les
ingénieurs de la CNR, l’Agence de
l’Eau Rhône Méditerranée Corse,
RhônEco, au cœur
la région Rhône-Alpes, les élus
du Plan Rhône et le monde scientifique, nous a
permis d’avancer ensemble, de
Le programme de restauration du Rhône s’inscrit depuis construire et d’affiner au fur et à
2007 dans le Plan Rhône. Ce plan mobilise de nombreux mesure les objectifs écologiques
partenaires dans le cadre d’une gouvernance originale
en lien avec les impératifs de coût.
autour de trois objectifs principaux :
Le plus impressionnant a été de
1 – Concilier prévention des inondations et développement
des activités, en améliorant la connaissance du fleuve, en voir avec quelle rapidité les élus
particulier au moment des crues. intégraient le discours scientifique
2 – Respecter et améliorer le cadre de vie des riverains, et s’appropriaient les contenus.
en préservant les potentialités écologiques du fleuve et en C’est grâce à leur questionnement
valorisant ses milieux naturels remarquables.
et à celui des gestionnaires du
3 – Assurer un développement économique pérenne, en
profitant de la ressource énergétique renouvelable du fleuve que le projet de restauration
fleuve, et en favorisant un tourisme vert. du Rhône a pu aboutir. »
Sur la période 2015-2020, le Plan Rhône fédère 10 partenaires
financiers : L’Europe, l’État français, l’Agence de l’Eau Rhône Jean-Michel Olivier,
Méditerranée Corse, Voies Navigables de France, Région Bourgogne
Franche-Comté, Région Auvergne Rhône-Alpes, Région Provence- Ingénieur de recherche
Alpes-Côte d’Azur, Région Languedoc-Roussillon Midi-Pyrénées, au CNRS / Université Lyon 1
Compagnie Nationale du Rhône et EDF. Co-coordinateur du
programme RhônEco
Évaluer et comprendre pour mieux agir 5
Des travaux Le programme de restauration hy-
de grande draulique et écologique du Rhône
envergure français est lancé en 1998. Il comprend
quatre grands types d’intervention :
• l’augmentation des débits réservés dans les tronçons
court-circuités par les aménagements hydroélectriques, avec
des objectifs écologiques attendus sur 9 sites prioritaires.
• la restauration des lônes, annexes fluviales plus ou moins
connectées au chenal, dont la plupart étaient partiellement
asséchées. Elles sont remises en eau et reconnectées au chenal
principal.
• la restauration des axes de migration piscicole, grâce notam-
ment, à la création de passes à poissons.
• le démantèlement partiel des marges construites afin d’élar-
gir le lit du fleuve et de favoriser la dynamique sédimentaire.
la démarche de
restauration du rhône et du suivi rhoneco
Augmentation du débit réservé Réhabilitation des annexes fluviales
1 2 1 2
Augmentation Bras secondaire Intervention physique Annexes fluviales
du débit réservé Modification • creusement Modification
au niveau du • des hauteurs d’eau • dragage • des topographies
barrage de dérivation • du débit d’entrée dans • des surfaces en eau
Avant le bras secondaire • des profondeurs
• des connectivités
• hydrologiques,
• avec la nappe
d’accompagnement
du fleuve
2
Chenal principal
Modification
• des hauteurs d’eau
• des largeurs mouillées
• de la vitesse du courant
3
• des contraintes au fond Mesure des effets
3 • sur les processus sédimentaires
(granulométrie, épaisseur des dépôts, topographie)
Mesure des effets • sur la nature et la distrubution spatiale des habitats
sur la distribution et l’abondance des organismes aquatiques • sur la répartition et l’abondance des organismes vivants
Macroinvertébrés benthiques Poissons Macroinvertébrés benthiques Poissons
2000-2015
RhônEco : La restauration s’est accompagnée dès le
mesurer l’effet départ d’un programme de recherche scien-
des restaurations tifique, RhônEco. L’enjeu : développer des 120 km
de cours d’eau
physiques méthodes pour mesurer les effets de la res-
soit près du quart de
tauration sur la biodiversité. Porté par une la longueur du fleuve
équipe pluridisciplinaire, réunie au sein de la ZABR*, ce travail vise à capitaliser
une grande partie des données collectées sur le fleuve pour mesurer les effets 38 lônes
des restaurations physiques mais également pour bâtir des modèles et orienter
les choix d’interventions futures. Cette expertise écologique s’est accompagnée
restaurées
d’un volet socio-ethnologique sur certains secteurs destiné à comprendre com-
ment la perception de la restauration du fleuve peut influencer le développement
territorial (gestion environnementale, tourisme, économie…).
* Zone Atelier Bassin du Rhône cf. glossaire p.24
6 2000-2015 / RhônEco
RhônEco :
un programme scientifique
pluridisciplinaire
dédié au renouveau écologique du fleuve
Comment mettre en Des objectifs Le programme de recherche a consisté à concevoir des
évidence que les travaux outils d’évaluation des effets de la restauration du Rhône.
clairs
Pour atteindre cet objectif, les scientifiques ont :
de restauration sont
• compilé et analysé les nombreuses données existantes et identifié les manques ;
bien à l’origine de
• optimisé les campagnes de mesure sur le terrain avant et après les travaux
changements au sein de
de restauration ;
la biodiversité fluviale ? • défini et testé des indicateurs capables de traduire le plus fidèlement possible les
Comment les mesurer réponses aux modifications physiques des milieux ;
mais aussi les prédire ? • développé des modèles prédictifs et confronté les valeurs prédites aux observations ;
C’est toute l’ambition du • tenté de partager les résultats pour poursuivre efficacement les travaux futurs
programme de recherche de restauration du fleuve.
RhônEco, dont l’importance
reste exceptionnelle à Savoir ce que Pour évaluer les effets de l’augmentation des débits réservés,
les scientifiques identifient tout d’abord les facteurs clefs
l’échelle internationale. l’on cherche
de caractérisation des habitats , puis recensent les espèces
présentes. Ils travaillent prioritairement sur les communautés de poissons et de macroin-
vertébrés benthiques. Des modèles statistiques sont ensuite développés pour évaluer
les variations de densités attendues d’espèces cibles, en fonction des changements de :
• contraintes au fond pour les macroinvertébrés ;
cf. glossaire p.24 • vitesse du courant et de profondeur pour les poissons.
Dans les plaines alluviales, l’objectif est de comprendre l’évolution des différents types
de milieux au sein des bras restaurés, en vue d’estimer leur durée de vie potentielle.
Les paramètres morpho-sédimentaires sont tout particulièrement suivis. L’évolution
conjointe des peuplements de macroinvertébrés et de leurs habitats permet de mesurer
les gains écologiques engendrés par la réhabilitation des lônes.
Des campagnes de Une fois les indicateurs identifiés, les scien-
tifiques organisent les campagnes d’échan-
mesures précises et
tillonnage et de mesures sur le terrain. Leur
sur le long terme fréquence et leur localisation sont définies
en tenant compte de la variabilité spatio-temporelle des facteurs physiques et des
composantes biologiques du Rhône. Divers paramètres peuvent en effet influencer
la présence, l’abondance et la répartition des organismes vivants (régime annuel
des débits, températures…). Le défi réside dans la capacité à distinguer les variations
qui relèvent des effets de la restauration de celles induites par d’autres facteurs.
De même, il est nécessaire pour les espèces de poissons, dont la longévité peut at-
teindre vingt ans, de mesurer l’évolution des populations sur plusieurs générations.
Évaluer et comprendre pour mieux agir 7
RhônEco 2000-2015 Pourquoi étudier
€
les macroinvertébrés benthiques ?
Les macroinvertébrés benthiques sont des animaux
visibles à l’œil nu (crustacés, mollusques, larves
d’insectes…). Ils vivent dans les milieux aquatiques :
sur le fond des cours d’eau, sous les pierres,
dans le sable, la végétation aquatique, et constituent
300
un maillon important de la chaîne alimentaire.
€
À une grande diversité d’habitats correspond
campagnes de pêches généralement une grande diversité d’espèces.
Les macroinvertébrés benthiques représentent donc
de très bons indicateurs de l’évolution des milieux.
€
Quelles évolutions attendre
des peuplements de poissons ?
350 000 En raison de leur grande mobilité, de leur capacité d’occupation et d’exploitation
des ressources des milieux aquatiques, les poissons sont d’excellents indicateurs
poissons comptés biologiques de la qualité des habitats fluviaux. Les différents stades du cycle de
vie de chaque espèce – embryon, larve, juvénile, adulte – ont généralement des
exigences distinctes en termes d’habitats et de ressources alimentaires.
Ces organismes permettent d’évaluer, de manière complémentaire aux
€
invertébrés, la diversité et la fonctionnalité des habitats au sein de la plaine
alluviale . L’augmentation des débits réservés doit favoriser le retour et
le développement d’espèces préférant des conditions d’écoulement rapide
dans des habitats profonds. Les espèces concernées sont le barbeau, l’ombre
5 000
relevés d’échantillons
commun, la vandoise, l’ablette ou encore le hotu, espèces caractéristiques
du fleuve avant son aménagement.
d’invertébrés Chenal principal
Lône Ablette
Ablette adulte Loche franche
déconnectée
Bouvière Barbeau fluviatile Ombre commun
Ombre commun
Barbeau fluviatile
adulte Spirlin
Bouvière
brochet
Blageon Toxostome
toxostome
Brochet Hotu
Hotu adulte Truite
Loche d’étang
100
Rotengle
Rotengle
TANCHETanche
personnes
mobilisées (chercheurs, Barbeau Barbeau fluviatile
techniciens, étudiants) fluviatile
sub-adulte
Blageon
Chevaine
Goujon
Hotu Hotu
sub-adulte
€
Ablette
Ablette Ablette adulte Loche
1 1
juvénile
Ablette
Barbeau fluviatile franche
Bouvière
brochet juvénile
Barbeau fluviatile
Ombre Ombre commun
site et base de Brochet Brème bordelière commun
web données Gardon
Rotengle Brochet Spirlin
dédiés au programme Rotengle Chevaine Vairon
Tanche Gardon Vandoise
Goujon
Lône Vandoise
connectée Hotu juvénile Hotu
Bras secondaire
Perche commune courant
Vandoise
Vandoise
€
Espèce qui devrait Espèce qui devrait
répondre aux opérations de Chenal principal répondre à l’augmentation
restauration des lônes des débits réservés
7 M€
INVESTIS EN 15 ANS
Les populations de poissons utilisent la mosaïque d’habitats présente au sein des
plaines alluviales. En fonction des exigences écologiques des différents stades de
développement, la distribution spatiale des poissons s’organise au sein des différents
dans le suivi scientifique types de milieux, notamment en fonction des caractéristiques géomorphologiques
et hydrauliques (vitesse d’écoulement, type de substrat), thermiques, et biologiques
(présence de végétation, d’abris, de ressources nutritives).
8 2000-2015 / RhônEco
bas rhône
Pierre-Bénite 1999-2000
Péage-de-Roussillon 2012-2018 lyon
3
9 lônes restaurées
lônes restaurées • Ciselande
• Jaricot 100 100
• Noyer Nord • Ilon • Table ronde
(2004) • Bugnon 125 10 20
• Platière • Prieuré
• Noyer Sud • Ancien lit
50 50 Baix-le-Logis-neuf 2014
• Sainte du Dolon
• Boussarde 10
Montélimar 2013-2018
75 75
2 10 20
lônes restaurées
• Roussette Donzère-Mondragon 2014-2018
• Lône des îles aval
Débit réservé (m3/s)
en hiver en été
après après
avant avant 2
lônes restaurées
75 75
• Dion (2001)
• Malatras (2004) 60 60
Lancement du chantier de réhabilitation des
lônes et des marges alluviales en 2016 (lône de
la Surelle, casiers de l’Aure et île Dion). En 2017-
2018, la restauration s’étendra aux lônes de la
Grange Écrasée, des Dames et du Banc Rouge,
puis la Désirade en 2018/2019.
Nord
0 15 30 km
mer méditerranéeÉvaluer et comprendre pour mieux agir 9
haut rhône
Miribel 2015-2020 Brégnier-Cordon 2005-2006 Lac léman
10 Chautagne 2003-2004
Contrat territorial signé en 2016, Pas de
première étape du programme de lônes restaurées changement
restauration du canal de Miribel, des valeurs
de ses annexes fluviales et de sa nappe • Rossillon • Molottes
du débit
avec pour objectifs : la sécurisation (1995) • Ponton réservé sauf
de l’alimentation en eau potable de • Granges • Islon en amont de
l’agglomération lyonnaise, la gestion • Vachon • Sables la confluence
des crues, la préservation du patrimoine • Cerisiers • Marquisat avec le Guiers
naturel et l’accueil des publics. • Mathan & Colonnes (65 m3/s)
2
lônes restaurées
• Malourdie
70
(méandre et lône) 50
• Brotalet 10 20
Belley 2004-2005
lyon Nord
0 7,5 15 km
Neuf secteurs
10
sous haute surveillance lônes restaurées
• Anse • Orgeval 90
de Chanaz • Lucey
60
• Luisettes • Anse de 60
• Moiroud Yenne 25
• Fournier • Virignin
Ayant pour ambition de « Des indicateurs • Béard • Chantemerle
redonner au fleuve un
dont nous avons besoin
caractère plus courant et
d’améliorer la diversité des pour déterminer
habitats physiques dans la les gains écologiques » « En tant que partenaire financier,
maître d’ouvrage et concepteur des travaux,
plaine alluviale aménagée,
nous avons besoin de discuter régulièrement avec les scientifiques pour valider
à l’échelle des lônes et des les choix de modifications des lônes et de leurs habitats. Leurs connaissances
vieux-Rhône, le programme apportent en effet des précisions essentielles que nous n’avons pas sur
de restauration s’étend sur les gains écologiques associés. Nous aimerions pouvoir aller encore plus loin
9 secteurs sélectionnés en bénéficiant, dans le futur, d’outils simples et appliqués de prévision qui
en raison de leurs fortes nous permettent de mieux appréhender, et plus efficacement, la conception
Nord des travaux. La restauration des lônes s’inscrit dans le cadre d’une politique
potentialités écologiques.
volontaire de la CNR, celle des Missions d’Intérêt Général, pour améliorer
Ils représentent environ l’environnement en partenariat avec les collectivités et les riverains du Rhône.
0 120 kilomètres
7,5 15 kmsur les 545 Nous avons tous besoin de comprendre en quoi ces travaux vont dans le bon sens
kilomètres de Rhône français. et de vérifier que les investissements sont bien utilisés. »
Marc Zylberblat
Ingénieur, Maitrise d’Ouvrage,
Direction Patrimoine Fluvial et Industriel
cf. glossaire p.24 Compagnie Nationale du Rhône10 2000-2015 / RhônEco
Des espèces
d’eau courante
favorisées
Les études l’attestent : Des habitats D’un point de vue hydraulique, les chenaux ont retrou-
l’augmentation des débits fortement vé un aspect plus courant grâce aux augmentations de
réservés dans les vieux-Rhône débits réservés. Les vitesses d’écoulement ont doublé
modifiés sur le secteur de Chautagne et ont été multipliées par
a bien induit des modifications
5 à Pierre-Bénite. Ces changements hydrauliques ont
significatives des abondances permis d’augmenter les surfaces mouillées, les vitesses d’écoulement, de diversi-
des espèces de poissons fier les habitats et in fine de favoriser le développement d’espèces adaptées à ces
ou de macroinvertébrés nouvelles conditions.
présents dans les chenaux
principaux. Ces changements
sont plus ou moins importants
Des changements La restauration des débits réservés dans les
selon les sites et dépendent vieux-Rhône a entraîné, dans certains secteurs
notamment de l’ampleur des
marquants dans
en particulier, des augmentations significatives
augmentations de débit. les communautés de la proportion des espèces d’eau courante. C’est
aquatiques à Pierre-Bénite et en Chautagne, là où les aug-
mentations de débit ont été relativement fortes (débits respectivement multipliés
par 10 et par 5), que les effets sur les peuplements de poissons et d’invertébrés ont
été les plus importants. En revanche, dans le secteur de Brégnier-Cordon où les
augmentations de débit ont été mineures, il n’y a pour le moment pas d’évolution
significative des peuplements. Enfin, là où la diversité d’habitats était déjà importante
et la biodiversité relativement remarquable, comme dans le vieux-Rhône de Belley,
cf. glossaire p.24 les effets de l’augmentation des débits ne sont pas notables à court terme.
Le vieux-Rhône de Péage-de-Roussillon à Arcoules
AVANT après
Débit
x 5Évaluer et comprendre pour mieux agir 11
Pierre-Bénite et Chautagne : « Nous
Zoom sur les résultats connaissons
de mieux en
… pour les poissons d’eau courante mieux les liens
L’analyse des données met en évidence des modifications
importantes de proportions des espèces d’eau courante, entre présence
passées de 15 % (avant restauration) à 44 % (après des espèces « Les peuplements
restauration) à Pierre-Bénite, et de 10 % à 23 % en
Chautagne. Certaines espèces, comme l’ablette, ont même et variables aquatiques des vieux-
vu leur densité multipliée par 4 ! À l’inverse, des espèces de hydrauliques » Rhône sont influencés
poissons plus caractéristiques de petits cours d’eau, comme au-delà de la restauration
la loche franche en Chautagne, dont les populations
par les changements d’hydrologie,
augmentaient depuis la mise en service du barrage en
1980, ont vu leur densité divisée par un facteur de 5 à 10. de température et la construction
plus ou moins récente des
Évolution de la proportion d’espèces d’eau courante barrages. Malgré ces influences
Chautagne
multiples, nous avons pu tirer des
50 % Après restauration enseignements clairs sur certains
40
30 secteurs grâce à la compilation
20
10 de données acquises durant plus
0
de vingt ans avant la restauration,
à 6
04
05
06
07
08
09
10
11
12
13
14
15
03
199
et plus de dix ans après.
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
Grâce au projet, nous connaissons
de mieux en mieux les réponses
des espèces aux variables
Pierre-Bénite
80 % Après restauration hydrauliques des milieux,
70
60
telles que la vitesse des courants,
50 la profondeur, les contraintes
40
30 au fond . Nous estimons que
20
10 60 % des espèces réagissent à
0
leurs variations de façon très
01
02
03
04
05
06
07
08
09
10
11
12
13
14
15
à 5
9
199
199
significative. En passant de l’étude
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
… pour les invertébrés d’une dizaine de taxons
Sur les deux secteurs, les résultats montrent des (espèces ou groupes d’espèces)
augmentations très nettes des proportions d’espèces ou à une centaine, nous pouvons
de groupes d’espèces rhéophiles, c’est-à-dire préférant les désormais évaluer les réponses
eaux courantes. Certains invertébrés comme les Simuliidae
des communautés de poissons et
ou Ancylus fluviatilis, ont vu leur abondance multipliée
par des facteurs de 5 à 11. À l’inverse, les proportions d’invertébrés dans leur ensemble,
des espèces limnophiles qui préfèrent les habitats moins et ainsi mieux traiter les questions
courants voire stagnants ont tendance à diminuer. de biodiversité ».
Évolution de la proportion d’espèces rhéophiles Nicolas
Lamouroux
Chautagne
90 % Après restauration Directeur de
80 recherche à l’Irstea,
70
60
co-coordinateur
50 du programme
40 RhônEco
06
07
08
09
10
11
12
13
à 7
02
199
20
20
20
20
20
20
20
20
20
Pierre-Bénite
80 % Après restauration
70
60
50
40
01
07
à 5
9
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03
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05
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08
9
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11
12
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199
0
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20
20
20
2012 2000-2015 / RhônEco
La renaissance
des lônes et de
leur biodiversité
La restauration Une plus grande « La diversification
des lônes a favorisé une diversité des biologique n’était
diversification des habitats peuplements pas forcément
et leur reconquête par « Il y a
La restauration des lônes a clairement attendue »
les espèces caractéristiques deux
conduit à une augmentation de la diversi-
de ces milieux. té des peuplements de macroinvertébrés. façons d’analyser les résultats de
Le suivi scientifique, mêlant Elle a favorisé à la fois des communau- la biodiversité dans les lônes.
étude de la morphologie, tés d’eau plus courante, mais surtout une Soit à l’échelle d’une seule lône,
des processus sédimentaires plus grande diversité d’espèces à l’échelle soit à l’échelle plus large du
et analyse de l’évolution de la plaine alluviale , directement liée paysage alluvial, d’ensembles
des peuplements a permis à la diversité des habitats créés. Les de lônes. La diversification
de mieux comprendre évolutions sont fortement marquées des actions de restauration
le fonctionnement de ces
les premières années après la restaura- a permis d’augmenter fortement
tion. La poursuite du suivi scientifique la diversité des conditions de
milieux, d’évaluer leurs permettra de caractériser les évolutions
évolutions potentielles et de milieux à l’échelle du paysage et
à plus long terme.
donner des clefs pour orienter cela s’est traduit clairement par
les restaurations futures. l’augmentation de la biodiversité
Une richesse des communautés vivantes.
biologique liée Ce n’était pas forcément
attendu. On pouvait même
à la diversité
faire l’hypothèse inverse :
des connexions
en augmentant les connexions
avec le fleuve des bras avec le fleuve,
Les scientifiques ont démontré la corré- on pouvait imaginer que les
lation entre le niveau de connectivité milieux s’homogénéiseraient.
des lônes avec le fleuve et l’évolution C’est exactement le contraire
des communautés vivantes. Ainsi, la qui s’est passé. Et c’est un grand
diversification des types de lônes dans
enseignement pour la suite. »
la plaine alluviale, caractérisée en partie
par le degré de connexion de ces bras
avec le chenal principal, a induit une Emmanuel Castella
augmentation de la diversité faunistique Maître d’enseignement et
à l’échelle de la plaine et des modifica- de recherche à l’Université
cf. glossaire p.24 tions d’abondance de certaines espèces. de GenèveÉvaluer et comprendre pour mieux agir 13
la diversification des habitats au sein de la plaine alluviale
Avant restauration Après restauration
Reconnexion
amont
Mares ou dépressions, Réhabilitation
reliques d’anciens bras,
milieu aquatique ou
des annexes fluviales
semi-aquatique (lônes et bras secondaires)
Modification du niveau
Bras secondaire de connectivité
actif connecté hydrologique
par l’aval
et l’amont Reconnexion
amont / aval
Réhabilitation
d’une mosaïque
d’habitats aquatiques
Lône
déconnectée
et semi-aquatiques
dans la plaine alluviale
Diversification
des types d’habitats Reconnexion
Ancien bras secondaire et de la faune associée aval
comblé sur l’ensemble
des lônes
Flux d’eau superficielle Connexion
en étiage hydrologique
par débordement
Flux d’eau superficielle pendant les crues
pendant les crues
Reflux lors de
l’augmentation des débits Maintien
Lône en voie de comblement Flux d’eau souterraine de mares
et de déconnexion, et alimentation
connectée par l’aval phréatique
La lône de Malourdie
avant après
Les lônes : des réservoirs Les travaux de
de biodiversité restauration
Les lônes, ces anciens bras plus ou moins connectés La majorité des lônes ont été creusées et/ou draguées.
au chenal principal, font la richesse des plaines alluviales. Certains bras ont été partiellement reconnectés
Elles abritent une importante biodiversité végétale et animale, au chenal (généralement par l’aval), d’autres
et peuvent servir de zones de reproduction et d’alimentation transformés en bras secondaires. L’augmentation du
pour de nombreuses espèces de poissons du fleuve. débit réservé dans les vieux-Rhône a dans certains
Les aménagements fluviaux ont eu pour conséquences cas modifié directement ce degré de connexion.
de limiter très fortement la dynamique fluviale et de Sur 27 lônes réhabilitées entre 1999 et 2013, 14 ont
favoriser les processus d’atterrissement (comblement vu leur connexion avec le chenal principal modifiée.
des bras par dépôts de matériaux alluvionnaires Les travaux ont, en outre, permis de réhabiliter au
accompagné du développement de végétation terrestre) moins en partie l’alimentation en eau souterraine de
conduisant à l’assèchement et à la disparition progressive 12 des 27 lônes. La longueur en eau des lônes a été
de certains de ces milieux. multipliée par 1,5 et la surface mouillée par 1,2.14 2000-2015 / RhônEco
Des éclairages majeurs sur
le fonctionnement des lônes
Comment caractériser Structurer « Des informations
l’évolution des lônes la connaissance précieuses pour
qui ont été restaurées ? des lônes les gestionnaires »
Sont-elles capables
Pour la première fois sur le Rhône, une
de s’auto-entretenir ? « En suivant une quarantaine
grande diversité de types de lônes a été
Avec le temps, les scientifiques de lônes, dont plusieurs avant
étudiée, avant et après restauration. Dès
comprennent de mieux en leur restauration, nous cherchons
le démarrage du programme RhônEco,
mieux l’évolution des milieux l’objectif a été de connaître et de quan-
à la fois à savoir comment elles
et de leur biodiversité. tifier les facteurs gouvernant l’évolution évoluent au cours du temps, et si
des lônes. Les épisodes de crues et la les habitats qu’on y recrée sont
nature des écoulements se sont avérés intéressants pour la diversification
déterminants dans l’évolution géomor- de la faune aquatique.
phologique et le fonctionnement de ces Plus nous avançons, et plus nous
milieux. sommes dans l’idée d’une gestion
adaptative : en relation étroite
avec les gestionnaires, nous
Un travail qui Cette classification constitue un acquis
nous demandons quelles lônes
important. Désormais, il est possible, au
s’affine pour orienter entretenir ou rajeunir, quelles
moment de la définition des objectifs de
de mieux en mieux restauration, de déterminer assez pré- nouvelles lônes restaurer si
les choix futurs cisément quel sera le fonctionnement l’on veut continuer à enrichir
hydrologique de telle ou telle lône au les communautés vivantes.
cours du temps. Différents scénarios peuvent alors être envisagés, parmi lesquels Certains bras présentent des
sélectionner les bras à restaurer selon leur potentiel hydro-sédimentaire, ou agir sur formes durables, mais ne sont
la géométrie des bras pour en modifier leur fonctionnement. Les résultats obtenus pas forcément intéressants sur
ont, en outre, permis d’établir les premiers liens entre les types de bras restaurés et le plan de la biodiversité, et
la composition des peuplements qui s’y établissent. inversement. Le graal serait de
pouvoir déterminer à l’avance
Une modélisation Grâce aux connaissances acquises sur les géométries nécessaires
pour prédire la durée les modalités de connexion des lônes, il pour atteindre des objectifs
de vie potentielle
est possible d’estimer la vitesse de com- écologiques fixés au préalable.
blement des bras par les sédiments fins, En attendant, à la lumière des
des lônes restaurées et donc la longévité potentielle de leur travaux réalisés, nous sommes
stade aquatique (au minimum quelques
d’ores et déjà capables d’être
décennies et jusqu’à cent ans et plus). Néanmoins, l’établissement des trajectoires
force de proposition sur
d’évolution des lônes reste un exercice difficile et l’analyse de la variabilité tempo-
les stratégies de restauration. »
relle des processus doit être approfondie. Les suivis sur le long terme permettront
de confirmer ou de moduler ces prédictions.
Jérémie Riquier
Doctorant à l’Université
cf. glossaire p.24 Lumière Lyon 2Évaluer et comprendre pour mieux agir 15
Les caractéristiques des différents types de lônes
Stade PHOTO PHOTO PHOTO
AA B C
Lône connectée par l’amont et par l’aval
A Lône connectée par l’aval
B Lône déconnectée
C
Type 1
Lône connectée par l’amont Lône non restaurée Lône déconnectée
après restauration connectée par l’aval non restaurée
Stade GRAVIERS & GALETS
GRAVIERS
GRAVIERS
& GALETS
GRAVIERS & GALETS
& GALETS
B Fréquence de connexion amont Vitesse moyenne d’écoulement en crue
Stade Type 2 Stade A SABLES
SABLESSABLES SABLES
Stade 365 jours par an
PHOTO PHOTO 45 cm/s PHOTO
AC
Type 3
Type 4 Stade B
4 à 55 jours par an LIMONS
LIMONS
30 cm/s LIMONS
LIMONS
Type 1
Stade
A C B C
1 jour
Lône connectée parpar an
l’amont Lône non restaurée 10 cm/s Lône déconnectée
après restauration connectée par l’aval non restaurée
Stade Diversification
B des modalités
Fréquence de connexion
de connexion
Diversification
des caractéristiques
Vitesse moyenneAugmentation
Augmentation
de l’hétérogénéité
d’écoulement en crue
de la diversité
Stade Type 2 Stade A
des lônes au graviers
chenal
physiquessables
des lônes des habitats
limon faunistique
et
365galets
(durée et puissancejours par an 45 cm/s
C Type 3
Type 4
des écoulements)
Stade B
Granulométrie
Type 1 Type
Type
4 à 55 jours par anType
1 Type 2 1 Type
1 Type Type
2 Type 3 2 Type
2 Type Type
3 30Type 4 3 Type
3 Type
cm/s 4 Type
4 4
Type 1 Type 2 Type 3 Type 4
non caractérisée
Stade C
1 jourApar an
Stade Stade B B cm/s
Stade 10 Stade B
Bras vif, connecté Bras intermittent, Bras intermittent, Bras intermittent,
en permanence
Diversification présentant des présentant des dépôts connecté très rarement
des modalités
au fleuve, à lit dépôts de sédiments de sédiments limono- à l’amont et présentant
Diversification Augmentation Augmentation
de connexion
graveleux (cailloux, dessablo-limoneux sableux (davantage de une fortedesensibilité au
caractéristiques de l’hétérogénéité la diversité
4 types de lônes des lônes au chenal
galets) pouvant (prédominance
physiques des
des lônes limons que de sables).
des habitats retour d’eau par l’aval
faunistique
Stade (durée et puissancePHOTO PHOTO PHOTO
restaurées présenter quelques dépôts sableux sur Si leur capacité à s’accompagnant d’un
A des écoulements)
dépôts sporadiques les dépôts limoneux). déposer des sédiments reflux de sédiments fins
Le programme de recherche scienti- de sédiments fins Ces bras peuvent fins est plus importante (limons exclusivement)
fique a permis d’élaborer une typologie A B C
Type 1 sous la forme de s’auto-entretenir à que leur capacité qui se déposent par
Lône connectée par l’amont Lône non restaurée Lône déconnectée
de 4 grandes familles de lônes. Ordon- sables voire de
après restauration partir du moment où par l’aval
connectée décantation. Ces bras
d’érosion, leur durée non restaurée
nés par classes granulométriques, ces Stade limons. Ces bras leur capacité à éroder de vie sera relativement ont une durée de vie du
types sont définis selon la nature du B s’auto-entretiennent,
Fréquence les sédiments fins est
de connexion courte et desVitesse moyennestade aquatique
d’écoulement encourte
crue
ils ont une durée suffisamment forte. travaux ponctuels de et tendent à revenir
substrat, les fréquences
Stade de connexion
Type 2 Stade A
de vie longue. 365 jours par an rajeunissement pourront
45 cm/s rapidement vers des
C
au chenal à l’amont, et selon la puis-
sance plus ou moins importante des
Type 3
Type 4 Stade B
être envisagés. milieux lentiques
4 à 55 jours par an 30 cm/s ( Stade C ).
écoulements transitant dans les bras
lors des crues. Ces types sont robustes
Stade C
1 jour par an Processus de la restauration
10 cm/s
dans le temps – sauf exception, les
lônes ne changent pas de type, même Diversification
des modalités
après restauration – et constituent une Diversification Augmentation Augmentation
de connexion
gamme utile pour guider les choix de des caractéristiques de l’hétérogénéité de la diversité
des lônes au chenal
physiques des lônes des habitats faunistique
restauration et diversifier les bras res- (durée et puissance
des écoulements)
taurés au sein de la plaine alluviale .16 2000-2015 / RhônEco
Des modèles prédictifs
pour préciser les choix de
restauration
L’expérience de la restauration Adéquation
Un outil d’aide à la décision
du Rhône a constitué entre prédictions
une occasion unique et et observations L’utilisation des modèles permet
exceptionnelle de développer et d’éclairer les choix d’augmentation
La pertinence des modèles et l’efficacité de débit minimum. Ils ont montré,
tester des modèles prédictifs. des mesures de restauration s’apprécient en particulier que l’impact sur
Leur objectif est d’anticiper en comparant les données prédites par
l’abondance des espèces est élevé
pour des augmentations allant
les changements d’abondance les modèles et les observations issues jusqu’à 50 m3/s, au-delà, entre
d’espèces en fonction des des campagnes d’échantillonnage sur 50 et 100 m3/s, l’intensité de
caractéristiques des habitats , le terrain. Ainsi, les scientifiques ont l’évolution est plus modérée.
d’évaluer les effets des fait apparaître que la concordance entre
opérations de restauration, ces prédictions et les données collectées
après restauration est meilleure lorsque
« La prédiction
et ainsi de fournir des nous permet
l’amplitude de l’augmentation des débits
informations permettant de « Nos modèles de
réservés est importante (au-delà d’un d’optimiser la
mieux préciser les objectifs des facteur 2). Il faut également que les prédiction sont des
futurs projets de restauration. données pré- et post-restauration soient réhabilitation outils d’aide à la
Pour les scientifiques, ce sont nombreuses et acquises sur une longue
écologique » décision qui ont de
des outils pertinents pour période, intégrant ainsi les variations plus en plus d’importance pour guider
nourrir les réflexions avec spatio-temporelles induites par des fac- les futurs choix de restauration. Si nous
les gestionnaires du fleuve. teurs majeurs tels que la météorologie. voulons favoriser le développement de
la biodiversité à l’échelle de l’ensemble
du Rhône, il ne s’agit pas de restaurer
Prédire les Des prédictions
partout les débits de la même manière
changements moins efficaces ou de réhabiliter le même type de bras
Les systèmes fluviaux sont complexes, pour les lônes dans les plaines alluviales, bien au
dynamiques, constitués de nombreux La capacité de prédire des réponses contraire. Si dans tel milieu, on veut
milieux en interaction plus ou moins biologiques après restauration est plus plutôt privilégier des associations
forte les uns avec les autres, et les es- limitée dans les lônes. Néanmoins, des d’espèces d’eau stagnante ou semi-
pèces qui y vivent ont des caractéris- validations ont été obtenues dans les courante, alors on va pouvoir caler les
tiques biologiques et écologiques adap- lônes complètement reconnectées au niveaux de débit et de connectivité
tées à ces différents types d’habitats. chenal principal. Dans celles où le de-
hydraulique ad hoc. Cela permet de
Prédire les changements induits par la gré de connexion est plus faible, d’autres
restauration physique sur les habitats
mieux rationnaliser les budgets à investir
variables (température, oxygénation,
et les espèces associées exige une mé- et de mieux anticiper les évolutions
complexité des habitats…) conditionnent
thodologie rigoureuse capable d’intégrer la présence et l’abondance des espèces.
écologiques des milieux à restaurer. »
cette complexité. Elles doivent être prises en compte par
Jean-Michel Olivier
les scientifiques pour optimiser la per-
Ingénieur de recherche
cf. glossaire p.24 formance des modèles. au CNRS / Université Lyon 1
Co-coordinateur du programme
RhônEcoÉvaluer et comprendre pour mieux agir 17
COMMENT PRÉDIRE LES MODIFICATIONS PHYSIQUES DES HABITATS AQUATIQUES ET LEURS EFFETS SUR LES ORGANISMES
COMMENT
AQUATIQUES ENGENDRÉE PRÉDIRE
PAR LES ACTIONS LES MODIFICATIONS
DE RESTAURATION PHYSIQUES
? Titre à positionner en fonction de la miseDES
en pageHABITATS
et leurs effets sur les organismes aquatiques ?
LES CHENAUX DU VIEUX-RHÔNE LES LÔNES
1
Caractériser les facteurs clés de l’habitat qui conditionnent l’abondance et la répartition des espèces
Vitesse du courant Végétation Échanges
aquatique avec la nappe
Granulométrie
Hauteur de l’eau des habitats
Contraintes Épaisseur
Contraintes au fond au fond des sédiments fins
Tous ces facteurs sont liés à la connectivité hydrologique
2
Caractériser les préférences d’habitat des espèces les plus abondantes :
développement de modèles de préférence d’habitat
1.2 Indice d’abondance 3,5 Indice d’abondance
1
0.8 2,5
Potamanthus luteus
0.6 1,5
0.4
0.2 0,5
0 Hydropsyche siltalai 0
1.2 3,5
1 Cloeon dipterum
0.8 2,5
0.6
Caenis luctuosa 1,5
0.4
0.2 0,5
0 0
0,2 0,4 0,6 0,8 1
Contrainte au fond Indice de connectivité théorique
3
Rechercher les leviers de restauration qui permettent de modifier les facteurs clés de l’habitat
Débit minimum dans le vieux-Rhône (m3/s) Travaux de génie civil dans les anciens bras du Rhône
Évaluation des effets Développement Évaluation des effets
• sur la vitesse de modèles • sur la géométrie et la topographie
• sur la hauteur hydrauliques • sur la nature des sédiments
• sur la contrainte au fond • sur la connectivité avec le chenal
• sur la connectivité avec les lônes
Caractérisation du niveau de connectivité des lônes restaurées
Évolution des contraintes au fond du vieux-Rhône de Chautagne à partir de la fréquence de débordement amont et d’une estimation
en fonction de la valeur du débit réservé. des contraintes de cisaillement.
0,3 Fréquences de distribution 100 Contrainte de cisaillement horaire maximale pendant les crues
(N/m2)
Débit :
1 m3/s
0,2 20 m3/s
70 m3/s 10
200 m3/s Type des bras
0,1 Type 1
Type 2
Type 3
1 Type 4
0 0
0,1 1 10 100
Contrainte au fond Fréquence moyenne de connexion amont (Jours/an)
4
Modéliser les modifications attendues après restauration (prédiction)
La densité de certaines espèces devrait croître suite à l’augmentation Les densités attendues des espèces peuvent être prédites en fonction
du débit réservé. D’autres espèces devraient voir leur densité diminuer. de l’indice de connectivité hydrologique observé après restauration.
0.6 Indice d’abondance 1,5 Indice d’abondance
0.5 Potamanthus luteus
1
0.4
0,5
0.3
Hydropsyche siltalai
0.2 0
3
0.6 Cloeon dipterum
0.5 2
0.4
Caenis luctuosa 1
0.3
0.2 0
0 50 100 150 200 250 0,2 0,4 0,6 0,8 1
Débit (m3/s) Indice de connectivité observéVous pouvez aussi lire
