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Mesures morphologiques ponctuelles
dans le cadre de l’assainissement
des éclusées : quels bénéfices pour le
macrozoobenthos ?
Nathalie Friese, Christine Weber, Cristina Rachelly, Volker Weitbrecht, Nico Bätz; Traduction française : Laurence Frauenlob
bras latéraux inondés en permanence, me
Résumé sures IRT (instream river training), pierres
En Suisse, l’assainissement des éclusées dans les cours d’eau se base sur des me- brise-lames, anses calmes, etc. (annexe E).
sures de construction et, éventuellement d’exploitation, visant à atténuer les varia- Ces mesures visent en premier lieu à
tions de débit dues à l’exploitation par éclusées des centrales hydroélectriques. Ces améliorer la qualité de l’habitat pour les
mesures d’assainissement peuvent être complétées par des mesures morphologi- poissons; c’est ainsi le cas des anses pro-
ques ponctuelles comme l’installation d’amas de bois mort, la disposition de blocs posées par Ribi et al. (2014) ou des abris à
brise-lames ou la création d’anses. Dans cet article, nous nous proposons de dis poissons, souches, ensembles de grandes
cuter de leurs effets sur les macroinvertébrés aquatiques qui, de par leur grande pierres et épis employés par Schweizer et
diversité spécifique et la complexité de leurs cycles de vie, sont souvent très affec- al. (2016, 2021). En revanche, il n’existe
tés par les éclusées. Nous traiterons de la façon dont les différents types de mesures quasiment pas de mesures morpholo-
peuvent atténuer localement les impacts du régime d’éclusées, que ce soit en ré- giques ponctuelles visant spécifiquement
duisant les paramètres hydrauliques, en assurant une surface mouillée permanente à favoriser le macrozoobenthos. Ce der-
ou encore en favorisant la dynamique sédimentaire. nier regroupe une grande variété de
macroinvertébrés, c’est-à-dire d’inverté-
brés de plus de 1 mm de long: larves d’in-
1. Mesures d’assainissement qui a été choisie par les Forces motrices de sectes, mollusques, crustacés, acariens,
relatives aux éclusées l’Oberhasli (KWO) (Schweizer et al., 2016, sangsues, vers, etc. Ces macroinvertébrés
2021). Toutefois, à la demande des déten- évoluent dans un espace très restreint et
Le travail de planification stratégique pré- teurs de centrales, les autorités peuvent présentent des exigences très variées en
alable à l’assainissement des cours d’eau également ordonner des mesures d’exploi- matière d’habitat – pour la reproduction ou
en regard des éclusées a mis en évidence tation qui consistent à agir sur la manière pour la recherche de nourriture par
un devoir d’intervention au niveau de 102 dont les turbines sont actionnées (art. 39a, exemple. Les mesures d’atténuation de
centrales (BAFU 2015) qui entraînent des al., 1 LEaux). Pour accroître le bénéfice éco- l’impact des éclusées conçues pour les
variations subites et artificielles de débit logique de ces mesures de construction poissons ne sont pas automatiquement
(éclusées) portant des atteintes graves à ou d’exploitation, des mesures morpholo- bénéfiques au macrozoobenthos. En pra-
la faune et la flore indigènes et à leurs bio- giques ponctuelles de construction, appe- tique, de nombreuses incertitudes per-
topes (art. 39a LEaux; art. 41e OEaux). Pour lées ci-après mesures morphologiques sistent en ce qui concerne le fonctionne-
faciliter la tâche des détenteurs des cen- ponctuelles, peuvent être mises en œuvre ment et l’efficacité des mesures morpho-
trales dans la mise en œuvre des mesures en complément dans les cours d’eau. logiques pour les macroinvertébrés, ce
d’assainissement nécessaires, la Confédé Dans l’aide à l’exécution, les mesures qui peut entraîner des difficultés lors de
ration met à disposition un manuel d’aide à morphologiques ponctuelles sont présen- leur planification (conflits potentiels avec
l’exécution (Tonolla et al., 2017) ainsi qu’un tées comme des interventions complé- les mesures favorisant la faune piscicole).
budget annuel de 50 millions de francs pour mentaires et définies comme des « adap- Dans cet article, nous nous proposons
tous les assainissements de la force hy- tations morphologiques modestes et lo- de discuter des facteurs susceptibles d’in-
draulique (concernant donc les éclusées, calisées du lit du cours d’eau («instream») fluer sur l’efficacité pour le macrozooben-
le charriage et la migration des poissons). qui sont à même de «réduire les consé- thos des mesures morphologiques ponc-
Les autorités ordonnent des mesures quences écologiques des éclusées sans tuelles visant les éclusées. Nous avons
de construction pour empêcher ou limiter modifier la morphologie du cours d’eau à choisi de nous concentrer sur les insectes
les atteintes graves dues aux éclusées (art. grande échelle». Dans le cadre de l’assai- aquatiques et leurs larves car ils ont déjà
39a, al., 1 LEaux). Leur principal objectif est nissement des éclusées, seules des amé- été bien étudiés et qu’une partie, au moins,
de réduire la valeur des paramètres hydro- liorations morphologiques locales peuvent de leur cycle de développement complexe
logiques caractéristiques des éclusées être réalisées ; les modifications à plus s’accomplit dans l’eau (encart p. 19; figure 1).
(débit d’éclusée, débit plancher et taux de grande échelle de la morphologie du cours De ce fait, les insectes aquatiques jouent
montée et de descente du niveau d’eau). d’eau doivent en effet être réalisées et fi- un rôle majeur dans la connectivité entre
La mesure la plus souvent envisagée est nancées dans le cadre de la revitalisation milieu terrestre et milieu aquatique, au ni-
la construction d’ouvrages offrant un vo- des eaux (art. 38a LEaux). veau, notamment, du réseau trophique
lume de rétention ou de compensation L’aide à l’exécution cite différents types (Baxter et al., 2005, Sitters et al., 2015).
(bassin, galerie, etc.) ; c’est ainsi l’option de mesures morphologiques ponctuelles : Nous allons tout d’abord traiter, par des
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a) Une femelle de plécoptère (Baetis sp.) descen- b) Œufs de Limnephilidae (ponte entourée d’une c) Larve de trichoptère sans fourreau (Hydropsyche
dant la tête la première dans l’eau le long d’une masse gélatineuse) déposés sous une pierre près incognita) qui tend des pièges entre les pierres pour
pierre à demi immergée pour pondre et fixer ses de la rive où ils peuvent facilement s’assécher capturer ses proies. Se rencontre jusqu’à des
œufs sur la surface rocheuse. durant le débit plancher. vitesses de courant de 0,5 m/s maximum.
d) Larve de trichoptère à fourreau (Halesus radiatus) e) Larve de plécoptère (Amphinemura sulcicollis) f) Emergence d’un plécoptère (Perla grandis) la
vivant près des rives. Ne peut quasiment pas vivant sur le bois mort, les plantes aquatiques ou la nuit, près de la rive, juste au dessus de la surface
subsister dans les tronçons à éclusées car elle est mousse. de l’eau.
emportée par le courant durant le débit d'éclusée.
Figure 1: Stades de développement des insectes aquatiques.
exemples, des impacts des éclusées sur les stades de développement s’imbri-
Larve, pupe, imago – Les les insectes aquatiques. Dans un deuxième quant les uns dans les autres, il est fort
stades de développement des temps, nous traiterons des spécificités probable qu’une mortalité importante à un
insectes aquatiques des mesures morphologiques ponctuelles stade ait un impact sur les stades suivants
À quelques exceptions près, les insectes et de leur efficacité pour réduire les effets (Encalada et Peckarsky, 2012). Les diffé-
aquatiques peuvent être répartis en deux négatifs des éclusées sur les insectes rents stades du développement des in-
groupes, selon qu’ils accomplissent un aquatiques. Enfin, nous conclurons sur la sectes aquatiques se déroulent dans dif-
cycle de développement complet in- question de savoir comment l’efficacité férents habitats et peuvent donc être im-
cluant un stade pupal (insectes holo- écologique des mesures morphologiques pactés de différentes manières par les
métaboles) ou un cycle incomplet sans ponctuelles peut être augmentée ou ga- éclusées (figure 2 ; tableau 1). Les effets
stade pupal (hémimétaboles; Thorp et rantie à long terme. sur le stade larvaire sont les mieux connus.
Rogers 2015, voir également figure 1). Les faits et informations présentés et En revanche, on dispose encore d’assez
Après que les adultes ont pondu les commentés dans cet article proviennent peu d’informations sur leur impact sur les
œufs, les larves éclosent. Pour qu’elles de la littérature scientifique et d’entretiens œufs et la ponte, le stade pupal ou l’émer-
puissent grandir et se développer, elles avec dix spécialistes venant du domaine gence. Il semble cependant que le stade
effectuent plusieurs mues. Chez les in- technique ou du milieu de la biologie et d’œuf constitue un facteur limitant ou gou-
sectes holométaboles, les larves for- travaillant dans la recherche ou dans la lot d’étranglement important pour la bio-
ment une pupe avant de passer au stade pratique. masse et la diversité des insectes aqua-
adulte ailé (imago); chez les hémiméta- tiques (Kennedy et al., 2016, Lancaster et
boles, ce stade pupal n’existe pas. Le 2. Impact des éclusées sur les al., 2010, Miller et al., 2020). En Suisse,
passage du stade aquatique (larve / insectes aquatiques une grande partie des insectes aquati
pupe) au stade terrestre (imago) s’ap- ques sont impactés par les éclusées (voir
pelle l’émergence. Si le milieu présente Les insectes présentent un cycle de déve- encart p. 22 pour plus de détails).
temporairement des conditions défa- loppement complexe au cours duquel ils L’impact des éclusées sur les insectes
vorables, certaines espèces peuvent passent du stade d’œuf à celui de larve aquatiques à leurs différents stades de
subsister sous une forme de résistance puis, éventuellement, de pupe avant de développement peut être décrit comme
au stade d’œuf ou de pupe. Suivant les parvenir au stade adulte où ils pourront se étant déterminé par deux grands facteurs
espèces et les habitats, le cycle de dé- reproduire (encart p. 19, figure 2). Alors que d’influence directe et trois grands facteurs
veloppement peut être effectué une ou le stade d’œuf et le stade larvaire se dé- d’influence indirecte (tableau 1). Les fac-
plusieurs fois par an. Dans de rares roulent dans l’eau, le passage au stade teurs directs sont indissociables des éclu-
cas, ce cycle peut s’étendre sur deux adulte s’accompagne généralement par sées; ils interviennent à une intensité plus
années ou plus. une transition vers le milieu terrestre ou moins forte dans tous les tronçons à
(émergence; Thorp et Rogers, 2015). Tous éclusées. Les facteurs indirects sont tri-
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Figure 2: Comparaison des facteurs d’influence agissant sur les stades de développement des insectes aquatiques dans un
tronçon aux conditions hydrologiques naturelles (à gauche) et dans un tronçon à éclusées (à droite).
Le régime d’écoulement est indiqué par un hydrogramme typique de part et d’autre. D’après Kennedy et al. (2016), modifié.
butaires des conditions locales (canalisa- En dehors de ces trois grands facteurs, de (Cushman, 1985, Schmutz et al., 2013,
tion du cours d’eau, p. ex.) et de phéno- nombreux autres effets indirects des éclu- Schülting et al., 2016). La question de sa-
mènes à grande échelle (apports de sédi- sées ont été constatés : modification de la voir dans quelle mesure les modifications
ments, p. ex.) et peuvent éventuellement teneur en gaz (Pulg et al., 2016), modifica- subites des conditions d’écoulement af-
être accentués par les éclusées; ils n’in- tion de l’univers sonore sous l’eau (Lumsdon fectent l’émergen ce ou perturbent les
terviennent pas dans tous les tronçons à et al., 2017), etc. Leur implication écologique adultes lors de la ponte n’a pas encore été
éclusées. est cependant encore très mal connue. suffisamment étudiée. Considérant ce que
L’intensité avec laquelle ces facteurs l’on sait sur le comportement de ponte, on
Les insectes aquatiques sont directement affectent les insectes aquatiques dépend peut cependant supposer que les œufs
influencés (voir également figure 2) : fortement de la morphologie du cours sont également susceptibles de dériver
(i) par l’intensification des paramètres d’eau (Greimel et al., 2018). avec le courant.
hydrauliques (vitesse du courant, Les fluctuations artificielles de débit
contrainte de cisaillement au fond, Facteurs d’influence directe provoquent l’apparition d’une zone de
etc.) lors des éclusées ou du passage L’intensification soudaine des paramètres marnage dont l’étendue dépend de l’am-
du débit plancher au débit d’éclusée, hydrauliques peut provoquer la dérive plitude des éclusées et du profil en travers
et passive des larves et, dans une moindre du cours d’eau et des berges. Plus la rive
(ii) par la mise à sec des zones de mesure, des pupes: les individus ne pou- ou le banc de gravier est large et plat et
faible profondeur (zone de marnage) vant se maintenir sur le substrat ou se ré- plus l’amplitude des éclusées est forte,
lors du débit plancher ou du fugier à temps dans les interstices du gra- plus la zone de marnage est étendue.
passage du débit d’éclusées au débit vier sont entraînés par les éclusées (ex. : Dans cette zone, les poissons risquent de
plancher. figure 1c-d ; Waters 1972, Gibbins et al., s’échouer, mais c’est aussi le cas des in-
2007, 2010). Les tronçons canalisés, en sectes aquatiques dont les habitats peuvent
Les principaux facteurs influençant indi- particulier, présentent peu de structures s’assécher (Tanno et al., 2021). Beaucoup
rectement les insectes aquatiques sont (voir morphologiques naturelles ou artificielles d’insectes aquatiques collent leurs œufs
également figure 2): comme des anses qui pourraient atténuer sur des pierres, juste en dessous du niveau
(iii) la modification de la dynamique l’intensité des paramètres hydrauliques en de l’eau et, en général, dans des zones de
sédimentaire (mobilisation du phase de turbinage (éclusée) (Bruder et faible profondeur (Kennedy et al., 2016,
charriage, tri granulométrique du al., 2016). Associée à un régime d’éclu- Statzner et Beche, 2010). Les phases de tur-
substrat, colmatage, etc.), sées, la monotonie morphologique du mi- binage prolongées, en particulier, peuvent
(iv) la moindre rétention de lieu peut rapidement faire augmenter la inciter les insectes aquatiques à utiliser la
matière organique particulaire proportion d’espèces écologiquement zone de marnage pour la ponte (ex. figure
(feuilles mortes, algues, etc.), adaptées aux fortes vitesses du courant 1a – b ; Kennedy et al., 2016). S’il dure ne
et (espèces rhéophiles ou rhéobiontes). En serait-ce qu’une seule heure, son assè-
(v) les augmentations ou baisses subites même temps, la part d’espèces préférant chement durant le débit plancher peut
de température. de faibles vitesses du courant diminue provoquer la mort de plus de 80 % des
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Stades de Œuf Larve Pupe: (uniquement Imago
Émergence
développement chez les holométabo- (comprenant l'émergence
les; cf. encart p. 19) et la ponte)
Intensification Augmentation de la dérive, en Une dérive se produit Entraînement des femelles déposant
des paramètres particulier au début de l’éclusée, juste (Bruno et al. 2010*, par leurs œufs lors de l’éclusée (V.
hydrauliques après l'arrivée de la vague (Bruno et ex.); le stade pupal Lubini; communication personnelle)
al., 2016)* n’est souvent pas Entraînement des larves ou
Les grosses larves à fourreau sont évoqué spécifiquement nymphes prêtes à l’émergence se
moins entraînées par le courant; dans les publications maintenant au niveau de la ligne
celles qui tendent des pièges perdent d’eau (V. Lubini; communication
leur habitat (V. Lubini; com. pers.) personnelle)
Mise à sec Mortalité accrue en Échouage dans la zone de marnage Mise à sec des pupes Problèmes d’identification visuelle
situation de mise à sec du (Tanno et al., 2021)* se trouvant près des d'un endroit approprié pour la ponte;
milieu (Miller et al., 2020)* rives (V. Lubini; le dépôt des œufs risque d’être
communication moins abondant (V. Lubini;
personnelle) communication personnelle)
Principaux facteurs d’influence
Modification de Mortalité accrue suite au Stress aigu suite à l’enfouissement Perte de substrat de granulométrie
la dynamique transport et au dépôt plus par les sédiments et forte demande adéquate pour la ponte, encore
sédimentaire important de sédiments d'énergie pour se dégager (Dobson et accentuée par le colmatage, d'où
fins (Everall et al., 2018) al., 2000) baisse du succès de la reproduction
(V. Lubini ; communication
personnelle)
Moindre Réduction de la biomasse et de la
rétention de qualité du biofilm recouvrant le
matière substrat (=source de nourriture);
organique (Cashman et al., 2017)*
particulaire Manque de matériaux adéquats pour
la formation des fourreaux (V. Lubini ;
communication personnelle)
Augmentation Allongement de la durée Réactions variables aux éclusées en Probablement effets Trop grande précocité de l’émergen-
des fluctuations de développement à faible relation avec le «thermopeaking»: similaires à ceux ce suite à l’augmentation de la
de la températu température. Le succès moindre dérive suite au refroidisse- observés sur les larves. température (Hogg et Williams,
re de l'eau d'éclosion dépend de la ment subit (Schülting et al., 2016)*, La durée de développe- 1996)
température (Elliott, 1972) pas de perturbation du développe- ment dépend égale-
ment larvaire suite aux variations de ment de la température
température (Frutiger, 2004)* (V. Lubini; communica-
tion personnelle)
Tableau 1: Effet des principaux facteurs d’influence des éclusées sur les insectes aquatiques: Ce tableau montre, à partir
d’exemples, comment les cinq principaux facteurs d’influence des éclusées (partie 3) peuvent agir sur les insectes aquati-
ques à leurs différents stades de développement; elle ne prétend pas à l’exhaustivité. Le code de couleur permet d’identifier
les effets qui ont déjà été bien ou moyennement étudiés (en vert et jaune, respectivement) et ceux pour lesquels d’importan-
tes lacunes persistent (en rouge). Les études portant explicitement sur les éclusées sont indiquées par un astérisque (*).
œufs et donc réduire considérablement le Facteurs d’influence indirecte sectes au stade pupal ou adulte (Batalla et
nombre de larves à éclore (Kennedy et al., Associée à un manque de crues dû aux al., 2021).
2016, Miller et al., 2020). Selon certaines retenues d’eau, une forte charge en sédi- Dans les tronçons à éclusées, l’action
observations, les larves prêtes pour l’émer- ments fins peut induire un colmatage du- perpétuelle du lessivage et de l’abrasion
gence, qui se maintiennent normalement rable des interstices du gravier des rivières provoque une perte de matière organique
au niveau de la ligne d’eau, sont nom- (Baumann et Klaus, 2003, Schweizer et al., particulaire (feuilles mortes, aiguilles, films
breuses à s’échouer et à ne pas pouvoir 2009). Sans remobilisation occasionnelle d’algues, etc.) (Mochizuki et al., 2006), perte
accomplir leur développement (ex. figure des matériaux du fond, ce colmatage com- d’autant plus forte que la morphologie du
1f; V. Lubini, communication personnelle). promet la disponibilité, l’accessibilité et la cours d’eau est altérée (par une canalisa-
Étant donné que la mobilité des pupes est qualité des habitats interstitiels pour les tion, p. ex.). Ce phénomène a de nombreux
très limitée voire inexistante, il est fort pro- larves de nombreuses espèces (Bo et al., effets négatifs sur les insectes aquatiques
bable que l’assèchement de la zone de 2007). Les éclusées peuvent en outre pro- car beaucoup d’espèces sont directement
marnage les affecte tout autant que les voquer le lessivage sélectif de matériaux dépendantes de la matière organique. Ainsi,
œufs. Certaines espèces d’insectes aqua- d’une certaine granulométrie (tri granulo- certains insectes broutent les algues ou
tiques disposent de formes de résistance métrique du substrat, évolution vers une rongent les écorces, d’autres se nourrissent
qui leur permettent de survivre à de mau- structure de plus en plus grossière, etc.), de feuilles mortes (figure 1e, p. ex.). Qui plus
vaises conditions extérieures à l’état d’œuf ce qui limite la disponibilité et la qualité des est, la matière organique particulaire sert
ou de larve (Thorp et Rogers, 2015). Certains habitats du gravier (Vericat et al., 2020). On également d’habitat, pour la reproduction
œufs peuvent ainsi être protégés d’une en sait encore assez peu sur les effets des ou la dissimulation face aux prédateurs,
couche gélatineuse qui limite la mortalité modifications de la dynamique sédimen- p. ex. (Hoffmann et Resh 2003, Thorp et
en cas d’assèchement (Miller et al., 2020). taire causées par les éclusées sur les in- Rogers 2015).
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Effets des éclusées sur la communauté de macrozoobenthos.
Observations résultant de projets menés en Suisse
On dénombre actuellement en Suisse 523 espèces d’éphé- le genre Sericostoma et la plupart des espèces de la famille
mères, plécoptères et trichoptères (EPT) (info fauna – SZKF/ des Limnephilidae chez les trichoptères, sont en revanche très
CSCF, 2010), à savoir 89 éphémères, 121 plécoptères et 313 rares ou absentes dans les tronçons à éclusées. Pour beau-
trichoptères. En se basant sur les résultats de multiples projets coup d’espèces, la zone de bordure qui longe les rives est un
menés dans les tronçons à éclusées et sur les données dispo- habitat important pour la ponte, le stade pupal et l’émergence.
nibles sur la distribution et les exigences écologiques des in- Bien souvent, les espèces occupant les habitats à fort courant
sectes aquatiques, il est possible d’estimer le nombre d’es- (> 1m/s) comme Epeorus sont également absentes ou moins
pèces affectées par les éclusées. Selon ces estimations, au abondantes dans les tronçons à éclusées que dans les tronçons
moins 146 espèces EPT, soit 28 %, sont exposées aux effets des de référence (Hocevar et al., 2014, Rey et al., 2011, Wüthrich,
éclusées. Sur ces 146 espèces, 41 (soit 28 %) figurent sur les 2014) du fait, sans doute, que les habitats qu’elles privilégient
listes rouges des espèces menacées (Lubini et al., 2012). En (les rochers mouillés en permanence dans le courant turbulent)
Suisse, le groupe le plus affecté est celui des éphémères se sont raréfiés sous l’effet des éclusées et que le colmatage
(55 %), suivi les plécoptères (39 %) puis les trichoptères (16 %). du fond les empêche de se réfugier dans le milieu interstitiel en
La majeure partie des espèces affectées vit dans des cours situation de crue.
d’eau de la région alpine ou préalpine ainsi que de l’arc juras- Le colmatage du lit est certainement aussi à l’origine de la
sien. plus faible densité, par rapport aux tronçons de référence, du
De nombreuses études scientifiques attestent d’une perte plécoptère Perla grandis constatée dans la Moesa, dans le
de biodiversité, d’une réduction de la biomasse et d’une modi- Rhin antérieur et dans le Rhin alpin (Hocevar et al., 2014, Lubini
fication de la composition de la communauté sous l’effet des 2016, Wüthrich et Birnstiel, 2019) puisqu’il prive les larves de
éclusées car seules subsistent les espèces capables de résis- cette espèce, qui peuvent atteindre 3.5 cm, de l’espace qui leur
ter au déferlement fréquent de ces «crues» causées artificiel- est indispensable sous les grosses pierres. Le colmatage af-
lement. Cette situation de perturbation permanente pousse fecte également les larves qui vivent profondément enfouies
l’écosystème vers un état qui se distingue fondamentalement dans le gravier (10 – 50 cm) comme celles des Leuctridae, des
de celui d’origine. Les effets se manifestent directement par Capniidae et des Chloroperlidae (plécoptères).
une augmentation de la dérive, mais aussi, indirectement, par À côté des facteurs précédemment évoqués qui peuvent
une perturbation des différents stades de développement (cf. être problématiques pour le macrozoobenthos suite aux éclu-
partie 2 du texte principal). Les études en cours dans le cadre sées, de forts apports de matières en suspension, cause de
de l’Observation nationale de la qualité des eaux de surface turbidité, peuvent également avoir des effets négatifs. Ainsi, les
(NAWA) appuient ce constat : en 2019, 19 ± 8 espèces EPT par éclusées que subit la Landquart sont à l’origine des plus forts
cours d’eau ont été observées en moyenne dans 18 rivières apports de matières en suspension enregistrés dans le sys-
influencées par les éclusées ; le minimum recensé était de 5 tème du Rhin alpin qui présente une turbidité permanente en
(dans la Vispa). Dans 24 cours d’eau comparables hormis le fait aval de la confluence de l’Ill (Rey et al., 2011). Les matières en
qu’ils n’étaient pas affectés par les éclusées, le nombre moyen suspension affectent les biofilms qui se forment sur le fond et
d’espèces EPT par cours d’eau était de 25 ± 9 espèces EPT. qui constituent une source de nourriture importante pour la
Cette perte de biodiversité est également attestée de source communauté aquatique. En effet, les larves de nombreux éphé
historique: dans les années 1940, le Rhône abritait 14 espèces mères et trichoptères (Glossosomatidae) broutent le biofilm se
de plécoptères au niveau de Brigue, dont certaines très rares, développant sur les pierres à proximité des rives.
alors que son cours était déjà corrigé; aujourd’hui, cette zone Les affluents ne contribuent pas toujours à accroître la bio-
n’en présente plus que 7 au maximum (info fauna – SZKF/CSCF, diversité des fleuves et rivières qui les reçoivent parce qu’ils
2010), dont aucune ne figure sur les listes rouges. Bien souvent, sont eux-mêmes impactés par l’exploitation de la force hydrau-
la monotonie structurelle du lit canalisé imposant une vitesse lique (comme l’Ill ou la Landquart dans le système du Rhin al-
de courant uniforme sur toute la section accentue encore les pin) ou parce qu’ils correspondent à un autre type de cours
effets négatifs des éclusées (Rey et al., 2011). d’eau (comme le Liechtensteiner Binnenkanal ; Rey et al., 2011).
On observe de manière générale dans les tronçons à éclu- Il ne faut cependant pas oublier que les cours d’eau de taille
sées une tendance très nette à la dominance des espèces modeste peuvent, eux aussi, disposer d’une communauté di-
adaptées aux vitesses du courant moyennes, notamment versifiée et souvent spécialisée et qu’ils ne sont pas épargnés
Baetis alpinus et le genre Rhithrogena qui peuvent atteindre de par les éclusées (Lubini, 2013).
très fortes densités d’individus (Hocevar et al., 2014, Wüthrich Dans l’ensemble, on peut considérer que les cours d’eau
et Birnstiel, 2019). La situation profite également au trichoptère influencés par les éclusées ne sont pas en mesure de déployer
Allogamus auricollis, un filtreur passif fixé sur substrat immobile tout leur potentiel écologique en abritant une communauté ty-
qui tolère les vitesses du courant de moins de 0.5 m/s. C’est pique du site tant en matière de diversité spécifique que de
ainsi la seule espèce à avoir été détectée dans le Rhône à densité (Rey et al., 2011). En Suisse, les systèmes fluviaux
Riddes (Uhlmann, 2001). En général, les espèces prédatrices riches en biodiversité comme la Thur, qui totalise 136 espèces
comme celles des genres Rhyacophila et Isoperla sont égale- EPT (info fauna – SZKF/CSCF), ou le système de la Singine, qui
ment moins affectées que les autres. Les espèces des zones en totalise 160 (Zurwerra et al., 2000), sont ainsi extrêmement
de bordure adaptées aux faibles courants (< 0.25 m/s) comme précieux pour la protection des espèces EPT.
Cloeon, Centroptilum, Alainites muticus et les espèces de la Verena Lubini
famille des Leptophlebiidae chez les éphémères, de même que
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Si la température de l’eau turbinée diffère 5. Atténuation des fluctuations de de certaines situations. Considérant que
de celle du cours d’eau, les éclusées s’ac- température et donc des effets les mesures morphologiques ponctuelles
compagnent de modifications soudaines négatifs sur les insectes aux différents citées ici ont une influence très limitée sur
de la température (phénomène appelé stades de développement et de la le niveau d’eau, nous n’avons pas abordé,
« thermopeaking » en anglais) (Zolezzi et dérive provoquée par la température. dans cet article, les conflits éventuels avec
al., 2011). Selon la saison, ces modifica- les objectifs de protection contre les crues.
tions peuvent aller dans le sens d’un ré- L’effet local d’atténuation (aspects 1, 2 et 5) Les structures à base de bois mort ré-
chauffement (warm thermopeaking) ou dépend fortement du degré de connexion duisent la vitesse du courant dans la zone
d’un refroidissement (cold thermopea- hydraulique du lieu de la mesure avec le de remous et de contre-courant qui les
king). En se surimposant aux éclusées, chenal principal recevant les éclusées suit et entre les branchages (Schalko et
ces effets thermiques peuvent, suivant la (Jackson et al., 2012) : le taux d’échange al., 2021) et retiennent ainsi la matière or-
composition en espèces des communau- d’eau entre l’habitat créé par la mesure ganique flottante (Widmer et al., 2019).
tés et le sens du changement, accroître morphologique ponctuelle et le chenal Elles offrent aussi des surfaces bienve-
ou réduire la dérive des larves et accélérer principal décide de l’intensité avec laquelle nues pour la formation de biofilms variés
ou freiner le développement des œufs les fluctuations causées par les éclusées composés d’algues, de champignons et
(Bruno et al., 2013, Elliott, 1972, Schülting peuvent être atténuées. Ainsi, la tempéra- autres micro-organismes (Allan et Castillo,
et al., 2016). De même, le développement ture d’un bras mort de grand volume peu 2007). Les biofilms servent de nourriture à
des pupes peut être influencé par la tem- connecté avec le chenal principal se mo- certains insectes aquatiques qui les
pérature de l’eau (Hogg et Williams, 1996). difiera beaucoup plus lentement et proba- broutent (Thorp et Rogers 2015). Dans les
blement moins fortement que celle d’une tronçons à éclusées, le développement
3. Spécificités des mesures anse ouverte. des biofilms est souvent limité suite à la
morphologiques ponctuelles et Il convient également de souligner que forte charge en particules fines (abrasion,
efficacité à l’égard des insectes les problèmes de turbidité, et de colma- turbidité limitant la photosynthèse, etc.).
aquatiques tage consécutif du lit, ne peuvent être que Le bois lui-même constitue un habitat pré-
partiellement atténués par des mesures cieux pour les espèces xylobiontes (= vi-
Les mesures morphologiques ponctuelles morphologiques ponctuelles car le pro- vant sur et dans le bois) et pour celles qui
sont particulièrement efficaces pour les cessus de colmatage et la resuspension tendent des pièges pour capturer leurs
insectes aquatiques à leurs différents constante des sédiments fins dépendent proies. Par ailleurs, certains insectes
stades de développement si elles assurent en première ligne du taux de particules rongent l’écorce des feuillus pour la re-
les fonctions suivantes : fines dans l’eau et de la fréquence de fortes cherche de nourriture. En règle générale,
1. Réduction, en termes d’intensité et de pointes de débit (Wharton et al., 2017). les conifères sont moins facilement ex-
variation, des paramètres hydrauliques Dans les tronçons canalisés, une diversi- ploitables par le macrozoobenthos en rai-
exacerbés par les éclusées. Cette fication morphologique du milieu peut son de leur moindre valeur nutritive et de
action permet de stabiliser localement même, dans certaines circonstances, ren- leur plus forte teneur en substances végé-
les caractéristiques des habitats et de forcer le tri granulométrique du sédiment et tales secondaires (Sedell et al., 1975,
réduire la dérive. augmenter le dépôt de particules fines dans Hisabae et al., 2011). L’idéal est de choisir
2. Évitement de la mise à sec d’habitats les zones protégées du courant (Schweizer le bois à utiliser en fonction des essences
clés dans les périodes cruciales d’un et al., 2016; Sindelar et Mende 2009). La qui sont ou seraient naturellement pré-
point de vue écologique et/ou atténua- stimulation d’une dynamique sédimentaire sentes sur place ou aux environs. Dans le
tion des fluctuations du niveau d’eau. naturelle (par des crues naturelles ou arti- cas des structures de bois mort, en parti-
Cette action permet d’éviter l’échoua- ficielles, p. ex.), qui produit une mobilisa- culier, il est conseillé d’effectuer un travail
ge des insectes aux stades où ils sont tion épisodique du charriage (1 – 3 fois par préparatif soigné pour déterminer l’empla-
immobiles (œufs, pupes) et permet an) et un tri granulométrique naturel du cement garantissant à la fois la plus grande
donc à l’émergence de se produire. substrat, peut juguler un colmatage du- sécurité par rapport aux crues et une
rable du lit (décolmatage). bonne longévité de fonctionnalité de l’édi-
Par ailleurs, les caractéristiques suivantes fice (Schweizer et al., 2016, Widmer et al.,
accroissent l’efficacité des mesures mor- Compilation de mesures 2019, Mende 2018, Neuhaus et Mende,
phologiques pour les insectes aquatiques, morphologiques ponctuelles 2021). En cas de forte charge en sédiments
surtout si les dysfonctionnements sur les- potentielles fins, il est possible, selon l’emplacement,
quels elles agissent ont été identifiés dans Dans ce passage, nous allons montrer, à que la structure s’envase rapidement et se
le projet d’assainissement : titre d’exemple, comment différents types colmate, ce qui annihilerait son bénéfice
3. Stimulation de la dynamique sédimentai- de mesures morphologiques ponctuelles en matière d’habitat.
re naturelle pour empêcher localement agissent sur les facteurs d’influence des Les structures minérales comme les
un colmatage durable du lit et permettre éclusées sur les insectes aquatiques. Étant ensembles de pierres brise-lames ou les
une mobilisation régulière des sédi- donné que l’on dispose aujourd’hui de très épis en enrochement peuvent non seule-
ments. Cette action permet de pérenni- peu d’exemples pratiques de mesures ment réduire la vitesse du courant mais
ser l’accessibilité à la zone interstitielle morphologiques ponctuelles prenant en surtout la diversifier (Werdenberg et al.,
servant d’habitat et de refuge et d’ac- compte les insectes aquatiques, le tableau 2014) et donc accroître localement la di-
croître la diversité en habitats du milieu. 2 présente une sélection de mesures po- versité des habitats potentiels pour les in-
4. Rétention accrue de matière organique tentielles et leurs effets possibles. La liste sectes aquatiques. Suivant leur position-
particulaire pouvant servir de nourritu- ne prétend pas à l’exhaustivité et les nement par rapport au courant principal
re et d’habitat aux insectes aquatiques. exemples cités sont souvent spécifiques (inclinant/déclinant) et leur hauteur (sub-
«Wasser Energie Luft» – 114. Jahrgang, 2022, Heft 1, CH-5401 Baden 23
Effet sur les principaux facteurs d’influence des éclusées sur les insectes aquatiques (Tab. 1)
Types de Atténuation des Évitement de la Stimulation de la dynamique Rétention accrue Atténuation des Exemples/
mesures paramètres mise à sec sédimentaire: de matière fluctuations de références
hydrauliques d’habitats Mobilisation Tri organique température
occasionnelle du granulométrique particulaire
substrat/ du substrat
décolmatage
Structures à base Atténuation dans Aucun effet* Décolmatage Effet de tri local Rétention accrue Aucun effet Schweizer
de bois morts la zone de local lors des dans la zone de de matière et al,. 2016
contre-courant; crues; transport contre-courant; organique Mende
augmentation solide dépôt éventuel de grossière (feuilles 2018, 2021
générale de la éventuellement sédiments fins mortes, par Widmer
variabilité; accru localement exemple) et al., 2019
exacerbation dans la partie
éventuelle des libre de la section
paramètres d’écoulement ou
hydrauliques dans sur la rive
la partie libre de opposée
la section
d’écoulement ou
sur la rive
opposée
Épis de divers Atténuation dans Mise à sec Décolmatage Effet de tri accru; Effet très limité; Atténuation Werdenberg
types la zone des épis; éventuellement local lors des dépôt éventuel de rétention éventuelle des et al., 2014
augmentation accrue dans la crues; transport sédiments fins éventuelle de fluctuations et Li et al., 2019
générale de la zone des épis, solide dans la zone des feuilles mortes et réduction du
variabilité; suivant le type éventuellement épis de bois morts gradient, suivant le
exacerbation d’épis et le accru localement dans la zone des volume de la zone
éventuelle des rapport au niveau dans la partie épis d’épis, le type d’épis
paramètres d’eau moyen lors libre de la section et le rapport au
hydrauliques dans du débit d’éclusée d’écoulement niveau d’eau moyen
la partie libre de et du débit lors du débit
la section plancher* d’éclusée et du débit
d’écoulement plancher
Bancs/apports Atténuation dans Selon le type de Érosion latérale Aucun effet Effet très limité; Aucun effet Hauer
de graviers la zone de mesure, la pente éventuellement (suivant la rétention et al., 2017
contre-courant; du talus et la accrue et plus granulométrie des éventuelle de Döring
augmentation hauteur par forte disponibilité matériaux feuilles mortes et et al., 2018
générale de la rapport au niveau de charriage (si apportés, la de bois morts Bunte, 2004
variabilité; d’eau moyen lors les rives ne sont composition du
exacerbation du débit d’éclusée pas bétonnées ou substrat peut se
éventuelle des et du débit stabilisées) modifier)
paramètres plancher, une
hydrauliques dans mise à sec est
la partie libre de possible
la section
d’écoulement
Ensemble de Atténuation dans Aucun effet* Aucun effet Effet de tri local Effet très limité; Aucun effet Schweizer
grandes pierres la zone de dans la zone de rétention et al., 2016
ou blocs contre-courant; contre-courant; éventuelle de Li et al., 2019
brise-lames augmentation dépôt éventuel de feuilles mortes et
générale de la sédiments fins de bois morts
variabilité
24 «Wasser Energie Luft» – 114. Jahrgang, 2022, Heft 1, CH-5401 BadenAnses Atténuation dans Suivant les Aucun effet Effet de tri local Effet très limité; Atténuation Ribi
les anses, aucun caractéristiques dans la zone de rétention éventuelle des et al., 2014
effet notable dans de la mesure et la contre-courant; éventuelle de fluctuations suivant
la partie libre de situation par dépôt éventuel de feuilles mortes les dimensions de
la section rapport au niveau sédiments fins l’anse et ses liens
d’écoulement d’eau moyen lors avec le courant
du débit d’éclusée principal
et du débit
plancher, une
mise à sec accrue
est possible suite
à l’apparition de
berges plates
Bras latéral/ Atténuation Mise à sec Aucun effet Effet de tri local Augmentation de Atténuation Sumi
impasse massive due au éventuelle suivant dans la zone de l’effet de rétention éventuelle des et al., 2009
ralentissement la situation par contre-courant; fluctuations suivant le
des vitesses du rapport au niveau dépôt éventuel de degré de connexion
courant (eaux d’eau moyen lors sédiments fins avec le courant
stagnantes) du débit plancher principal
Embouchure Augmentation de Selon la hauteur Aucun effet Effet de tri Effet très limité; Atténuation Milner
(semi-)naturelle la variabilité de l’embouchure éventuel rétention éventuelle des et al., 2019
des affluents par rapport au éventuelle de fluctuations suivant le Vericat
niveau d’eau feuilles mortes et degré de connexion et al., 2020
moyen lors du de bois morts avec le courant
débit plancher, principal
une mise à sec
est possible
Berges creuses, Augmentation de Aucun effet* Aucun effet Aucun effet Rétention accrue Aucun effet Mende, 2018
sous racines par la variabilité; de matière Widmer
exemple petites zones organique et al., 2019
d’eau calme entre grossière (feuilles
les racines mortes, par
exemple)
Succession Augmentation de Très peu d’effet Effet éventuel de Effet de tri dans le Aucun effet Aucun effet Gore
radier-mouille la variabilité dans décolmatage en sens longitudinal; et al., 1998
le sens situation de crue réduction du
longitudinal dépôt de
sédiments fins
dans le radier
Tableau 2: Mesures morphologiques ponctuelles potentielles et leur effet possible sur les principaux facteurs d’influence des
éclusées sur les insectes aquatiques. L’action et l’efficacité des mesures se réfèrent à l’état stable atteint après les travaux.
* Selon le type de mesure, augmentation de la surface mise à sec.
«Wasser Energie Luft» – 114. Jahrgang, 2022, Heft 1, CH-5401 Baden 25mergées / contournées), elles provoquent 2019). L’aménagement semi-naturel d’une il est donc essentiel de tenir compte des
la formation de successions différentes de embouchure peut ainsi donner accès à interactions entre les processus.
zones d’affouillement et d’atterrissement ou des habitats potentiellement intéressants
favorisent le tri granulométrique du sub dans les secteurs soumis aux éclusées. Potentiel pour la recolonisation du
strat (Mende, 2013). En même temps, elles milieu
créent aussi des structures potentielle- 4. Intégration des mesures L’efficacité d’une mesure morphologique
ment intéressantes pour la ponte (Encalada morphologiques ponctuelles ponctuelle dépend fortement des possibi-
et Peckarsky, 2012) ou des zones calmes dans les projets lités de dispersion des insectes aqua-
favorables aux larves. Il convient de noter tiques. Si certaines espèces ont disparu
qu’en cas de forte charge en sédiments Les mesures évoquées plus haut sont des d’un tronçon suite à l’impact des éclu-
fins, il est possible, selon l’emplacement, exemples qui illustrent comment les me- sées, une recolonisation peut se produire
que la structure s’envase rapidement et se sures morphologiques ponctuelles peuvent de trois façons: i) par l’arrivée de larves et
colmate, ce qui limite son intérêt en tant être conçus en tenant compte des insectes d’individus à d’autres stades de dévelop-
qu’habitat. De même, les structures s’as- aquatiques. Il ne peut cependant être dé- pement aquatiques dérivant à partir de
séchant régulièrement, comme c’est sou- cidé qu’au cas par cas si de telles mesures tronçons situés plus en amont, ii) par l’ac-
vent le cas des blocs rocheux, peuvent peuvent être envisagées dans un tronçon tion d’insectes adultes venant pondre dans
difficilement être colonisées. à éclusées et lesquelles. En effet, leur ef- le tronçon à éclusées après s’être déve-
Les structures comme les anses atté- ficacité et leur durée de vie dépendent loppés dans des tronçons voisins, pou-
nuent les paramètres hydrauliques durant également de la manière dont elles sont vant également être situés en aval (Bilton
le débit d’éclusées et peuvent ainsi offrir intégrées physiquement dans le tronçon et al., 2001), iii) par recolonisation à partir
un habitat protégé aux insectes aqua et dans le bassin versant. d’affluents se trouvant dans un état natu-
tiques (Hauer et al., 2017, Meile et al., 2008, rel ou semi-naturel (Kennedy et al., 2016,
Ribi et al., 2014). Dans le cas de berges Phénomènes ponctuels et processus Milner et al., 2019). La distance à laquelle
plates, elles peuvent cependant aussi ac- à grande échelle ces trois processus peuvent agir est ce-
croître la zone de marnage, ce qui fait aug L’aide à l’exécution précise que, dans le pendant limitée ; elle dépasse rarement
menter le risque d’échouage à la descente cadre de l’assainissement des éclusées, cinq kilomètres (Gore, 1985, Sundermann
du niveau de l’eau (Vanzo et al., 2016). De les mesures morphologiques ponctuelles et al., 2011).
même, ces zones risquent de s’envaser ou ne peuvent être mises en œuvre que locale-
de se colmater si la charge en sédiments ment. À l’inverse, les mesures de construc Couplage avec d’autres mesures
fins est élevée, ce qui cause également tion et d’exploitation d’assainissement des Le fait de combiner les mesures morpho-
des pertes significatives d’habitat pour les éclusées interviennent au niveau du ré- logiques ponctuelles avec d’autres me-
insectes aquatiques. Si des anses se for- gime hydrologique qui dépend naturelle- sures peut donner lieu à des synergies.
ment naturellement, en aval d’un banc de ment des caractéristiques du bassin ver- Les mesures d’exploitation visent, de ma-
graviers, par exemple, l’envasement est sant (degré d’occupation par les glaciers, nière générale, une réduction supplémen-
évité grâce à la mobilisation récurrente du utilisation des sols, saisonnalité des pré- taire des descripteurs hydrauliques des
charriage lors des crues (Hauer et al., 2017). cipitations, etc.). En complément de ce éclusées (débit d’éclusées, débit plancher,
La durée de vie et de fonctionnalité de ces régime hydrologique, l’écosystème fluvial taux de montée et de descente du niveau
structures est donc directement dépen- est également modelé par des processus d’eau) et peuvent être mises à contribution
dante du régime de crues et de sédiments. géomorphologiques et biogéochimiques pour adapter l’assainissement aux condi-
Pour atténuer les fluctuations de débit qui se déroulent à différentes échelles (mé- tions saisonnières. En complément, la dé-
causées par les éclusées, une autre pos- so-habitat, tronçon, bassin versant, etc.) rivation de crues naturelles ou la création
sibilité consiste à reconnecter les an- et dont l’intensité peut fortement varier de crues artificielles peut stimuler les pro-
ciennes annexes fluviales qui ont été sé- (Polvi et al., 2020). Selon l’intensité des cessus écologiques dans les tronçons à
parées du cours d’eau. Ainsi, la recon- processus et leurs interactions en jeu, il se éclusées. Ainsi, les crues dont le débit de
nexion des bras latéraux offre un gain im- peut que les structures mises en place pointe produit une mobilisation de la
portant d’habitats présentant de faibles dans le cadre de mesures morphologiques couche supérieure du lit et un déplace-
contraintes de cisaillement au fond, ce ponctuelles perdent rapidement leur fonc- ment des sédiments contribuent à lutter
peut contribuer à réduire la dérive des in- tionnalité. Comme le fait remarquer l’aide contre le colmatage du fond (Robinson et
sectes aquatiques (Vanzo et al., 2016). à l’exécution, le régime sédimentaire du Uehlinger, 2008). Une autre possibilité se-
Selon les milieux reconnectés, un risque bassin versant peut avoir une influence rait d’assurer un débit plancher plus élevé
de mise à sec durant le débit plancher n’est décisive sur la pérennité d’une mesure et plus constant lors des périodes cri-
cependant pas exclu. Les affluents (semi-) morphologique ponctuelle (cf. p. 112 de tiques d’un point de vue écologique (basé
naturels peuvent assurer une certaine re- l’aide à l’exécution). Ainsi, un déficit de sur Kennedy et al., 2016). Ces mesures
charge sédimentaire tout en absorbant une charriage peut entraîner l’érosion de d’exploitation permettraient de s’assurer
partie des fluctuations de débit (Vericat et structures importantes dans le sédiment qu’une émergence quasi-naturelle puisse
al., 2020) et en atténuant les variations de (Kondolf 1997, Vericat et al., 2020). Inver se produire durant le débit plancher et que
température par effet de dilution (Feng et sement, une forte charge en sédiments les œufs ne se dessèchent pas.
al., 2018, Fullerton et al., 2015). Par ailleurs, fins dans le cours d’eau peut provoquer
les affluents semi-naturels sont une source l’envasement et le colmatage de struc- 5. Conclusions
biologique pour la recolonisation du tron- tures comme les anses (Greimel et al.,
çon à éclusées par des insectes aqua- 2017). Pour assurer une certaine longévité L’impact des éclusées sur le stade larvaire
tiques (Kennedy et al., 2016, Milner et al., aux mesures morphologiques ponctuelles, des insectes aquatiques a déjà été bien
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