ACCOMPAGNER LA RESPIRATION D’UN COURS D’EAU METHODE DOUCE DE GESTION.( = gestion fluviale)

Jean-Manuel DELEUZE, HPTE, conseil général des Hautes-Pyrénées ancien étudiant de R.Lambert

La dynamique fluviale est influencée en grande partie par le transport des matières solides érodées dans les parties amont du bassin, les zones à berges instables...

Ces matériaux ainsi arrachés sont transportés par suspension* ou charriage* au gré des crues et plus particulièrement des crues morphogènes.

Ces mouvements naturels de transport des matières solides permettent au cours d’eau de faire transiter des éléments de granulométrie* très variable (des limons, des sables, des graviers, des galets et des blocs). Ce transit naturel conduit par le jeu de comblements et de creusement successifs du lit, à régulariser la pente générale du cours d’eau (ou profil en long). La forme théorique de ce profil est une droite concave.

Le lit est donc un lieu de transit de l’eau, mais aussi de matières solides en suspension, par roulement ou saltation. Il varie à chaque crue, les matériaux alluvionnaires de la crue précédente étant en partie déplacés par l’énergie dissipée lors de la crue suivante. Des bancs alluviaux* (ou atterrissements*) se forment, s’exhaussent, se végétalisent et peuvent pour certains devenir de véritables îlots voire de véritables îles. Des bras se forment dont certains ne sont plus fonctionnels qu’en hautes eaux ou en crue. Le lits, ses bancs alluviaux et bras sont mouvants et "vivent" au rythme des crues et des modifications anthropiques.

Cette évolution permanente est appelé respiration* du lit. Une crue apporte des matériaux alluvionnaires qui obstruent en partie le lit. Après cette crue, le lit s’enfoncera dans les dépôts, laissant des bancs (sur les cotés ou certaine parties du lit) hors d’eau qui risquent de se végétaliser, créant des bras, modifiant le passage de l’eau. Ainsi le profil en travers va également se modifier par endroit avec des bancs et des zones qui s’approfondissent où passe la majeure partie des eaux transitant (on appelle ces zones plus profondes des mouilles*).

Ce système est modulé naturellement par la structure géologique des terrains où coule le cours d’eau engendrant par exemple des zones de méandrage*. Il peut également être substantiellement modifié par des épisodes de crues morphogènes très violents, pouvant alors conduire à des déplacements du lit vif* hectométriques, voire kilométriques.

Des modifications anthropiques peuvent également avoir une incidence forte sur la pente du cours d’eau. L’extraction de matériaux (granulats alluvionnaires) créent des "ruptures" dans le profil en long que la rivière se charge de corriger par érosion régressive*, c’est à dire par de l’érosion remontant vers l’amont. Généralement pour bloquer ce phénomène on crée des seuils qui limitent le transport des matières solides et modifient le lit vif*. Les ponts, engendrent des modifications notables du transport des matières solides par perte de charge* en crue et de manière plus générale tout obstacle au libre écoulement des eaux induit des modifications du transport solide et de la dynamique du lit.

Bloquer ou limiter les transports solides conduit invariablement à augmenter la capacité érosive du cours d’eau (sans ou avec moins de matières solides à transporter, de l’énergie est "libérée" pour éroder). De fait cela conduit à augmenter la capacité érosive vis à vis des berges, mais aussi vis à vis des matériaux constitutifs du lit et donc contribue à une érosion des berges et un enfoncement général du lit. L’enfoncement du lit a également une incidence sur la végétation rivulaire (dont les racines profondes plongent dans la nappe d’accompagnement* du cours d’eau). En effet, l’enfoncement du lit contribue à la descente de cette nappe d’accompagnement. Les racines de la végétation rivulaire pouvant alors se trouver exondées, un dépérissement de cette végétation stabilisante pour les berges engendrera une érosion des berges.

Il y a encore quelques décennies, les riverains géraient ce système en enlevant les matériaux alluvionnaires, venant créer des atterrissements ou colmater certaines parties du cours d’eau. Cette possibilité leur permettait de faire "d’une pierre deux coups". Il conservaient le "libre écoulement des eaux", limitant ainsi les débordements lors des crues et ils utilisaient ces matériaux dans les constructions locales. Cette gestion "au tombereau" permettait au riverain d’utiliser à bon escient un droit afférent à son statut de riverain. Globalement cet enlèvement de matériaux était réalisé par des riverains connaissant relativement bien le fonctionnement du cours d’eau.

Ce système a ensuite évolué vers une extraction des granulats alluvionnaires avec une dimension quasi industrielle s’expliquant notamment par des besoins croissants (infrastructures de transport, construction...). Cette extraction était réalisée par des industriels cherchant à approvisionner une clientèle sans forcément s’occuper de l’évolution du lit et surtout sans connaître le fonctionnement du cours d’eau.

Devant les problèmes récurrents rencontrés (érosion, augmentation des inondations...) le législateur a interdit toute extraction en lit vif, sans autorisation préalable, grâce à la Loi sur l’eau de 1992.

Le contre coup positif de cette loi est que les extractions en lit vif ont disparus, ce qui pose deux problèmes :

 La gestion des cours d’eau dont le lit a été modifié par et suite à ces extractions (érosion régressive, enseuillement, enrochement, endiguement...)  Compte tenu du temps de réponse long du cours d’eau pour retrouver un profil d’équilibre et de l’érosion engendrée, il faut retrouver un fonctionnement obligatoirement artificiel d’accompagnement du cours d’eau lors de cette période (plusieurs décennies). Il s’agit donc de gérer les transports solides (bancs, bras...) pour éviter débordements et érosions.

Cette gestion ne peut se baser que sur une connaissance précise de la dynamique du cours d’eau, à partir d’un point zéro, c’est à dire d’une "radiographie" du lit (berges, méandres, bancs et bras, relations entre ces différents éléments et fonctionnement général), d’un suivi de ces éléments et d’interventions ciblées pour accompagner cette évolution et permettre également aux activités humaines de se développer normalement et avec sécurité.

La gestion du transport des matières solides, basée sur une réelle connaissance du fonctionnement du cours d’eau constitue le fondement de l’accompagnement d’un cours d’eau dans le temps.

Le concept d’accompagnement d’un cours d’eau :

Ce concept d’accompagnement consiste donc à réaliser des interventions sur le cours d’eau qui permettent, sans fixer le lit, de le laisser évoluer dans le contexte le plus proche possible de son fonctionnement naturel.

Ce concept est basé :

Sur une étude morphodynamique mettant en avant :

 L’évolution du lit (profil d’équilibre, profil en long actuel, profils en travers, méandrage*...) et bien sûr l’évolution des transports solides (bancs, bras...),  La connaissance précise de chaque banc et atterrissement (morphométrie, typologie des bancs (de lobe de méandre, de décharge après ouvrage, longitudinal, transversal, latéral,), son évolution (engraissement, stabilité, auto-curage)),  Les freins au transport solide et de manière plus générale les modifications anthropiques (sites d’extraction de matériaux en lit vif, ponts, seuils, barrages, gravières risquant d’être capturées...),  L’érosion, les points noirs (érosion régressive et progressive*, sapement de berge, points durs inadaptés = enrochement reportant l’érosion, zones de débordement, zones de piégeage d’embâcles, décharges sauvages, gravières avec risque de capture*...).

Il s’agit de déterminer ainsi le mode de fonctionnement du cours d’eau et d’analyser les freins à ce fonctionnement et les points noirs susceptibles d’engendrer des problèmes importants : érosion de berge, capture* de décharge ou de gravière*, embâcles*... Ces différents éléments venant à finalité modifier le fonctionnement du cours d’eau.

Sur une connaissance précise de la végétation rivulaire et donc :

 Des peuplements rivulaires (espèces, taux de couverture, adaptation aux berges, état sanitaire...),  Des zones sans végétation (berges, bancs alluvionnaires, zones érodées, secteurs ayant fait l’objet de travaux récents...),  De la présence d’espèces végétales indésirables* et du risque d’envahissement (espèces, couverture, localisation, reproduction...),

A partir de ces éléments de base, on va élaborer :

En premier lieu on va réaliser les interventions de réduction des points noirs (travaux de réhabilitation*) : :

 Protection de berges et des ouvrages (pont, seuils...),  Traitement des atterrissements* présents,  Travaux de protection contre les inondations (tertre...),  Remise en fonction de bras,  Recherche de champs d’expansion de crue,  Gestion de la végétation rivulaire et des espèces indigènes envahissantes.

Chacun de ces éléments doit être examiné à plusieurs niveau :
  Au niveau local : par exemple une érosion de berge dans le contexte du méandre qui la provoque.
  Au niveau du bief : par exemple des atterrissements entre deux seuils distants formant un bief.
  Au niveau de la zone d’étude (si elle constitue un sous ensemble (une partie) du cours d’eau étudié)
  Au niveau du cours d’eau et de son bassin-versant

Les techniques mobilisées pour intervenir (travaux de confortement des berges) concernent les "4 génies" à notre disposition :
  génie civil (technique type travaux publics) : enrochements, épis, gabions*...
  génie végétal (utilisation de végétaux adaptés aux berges pour les maintenir) : fascinage*, tressage* bionattes*, caissons végétalisés*...
  génie mixte : combinaison du civil et du végétal (exemple enrochement de pied de berge et haut de berge taluté avec bionatte bouturée et plantée.
  Génie alternatif (utilisation de matériaux nouveaux) : géogrille tridimensionnelle*, massif de sol renforcé avec parement frontal...

En second lieu déterminer les modalités techniques d’accompagnement dans le temps de ces premiers travaux et de manière plus générale de la dynamique fluviale (travaux d’entretien*, de restauration* et .renaturation*)

 Réaliser un contrôle et un suivi des travaux de réhabilitation effectués  Réaliser une gestion de la végétation rivulaire et un contrôle des espèces envahissantes (par des méthodes de traitement et des plantation et/ou bouturage de plantes adaptées en remplacement, reconstitution de ripisylve*...).  Mettre en place une gestion du transport solide (bancs alluvionnaires, bras, îles et îlots...) utilisant l’ensemble des techniques dont nous disposons (griffage*, chenaux de séparation*, rabotage*, arasement*, calibrage*, remise en bief des matériaux*...). Il s’agit de réaliser une anticipation de la respiration*, créant alors une véritable respiration forcée, basée sur la connaissance précise de la dynamique fluviale et visant à diminuer l’érosion et éviter les débordements hors des champs d’expansion de crue reconnus. Anciennement la respiration naturelle était accompagnée par les riverains, ensuite l’extraction intensive de matériaux alluvionnaires en lit vif a créé une dégénérescence de la respiration naturelle véritable "bronchite chronique" que nous devons soigner.

Ces différentes interventions se font en fonction d’un suivi précis et d’une connaissance basés sur des éléments concrets (séries chronologiques des bancs alluvionnaires et de la dynamique fluviale, relevés précis de la végétation (espèces, taux de couverture, état sanitaire, adaptation aux maintien des berges...)) utilisant différentes techniques (photographies, banques de données informatiques, SIG...). Pour les atterrissements un double travail sera effectué : relevés estimatifs sur le terrain des matériaux déposés et comparaison avec les calculs théoriques (bilans volumétriques, calcul de seuil de début de mouvement... en utilisant les différents formules existantes : Meunier, Sogreah-Lefort, Meyer-Peter, Rickenman, Engelund-Hansen...).

Le suivi du cycle végétatif (pour la végétation) et les crues morphogènes imposent un contrôle spécifique.

Cette méthode d’accompagnement impose une organisation particulière. Il semble en effet logique que ce soit la collectivité publique qui intervienne en se substituant au propriétaire riverain (cours d’eau non domanial). Cette collectivité doit être alors compétente statutairement dans le domaine de l’eau et territorialement. Pour se substituer au riverain et être en adéquation avec la loi sur l’eau elle doit également mettre en place une DIG Déclaration d’Intérêt Général* (article n°31 de la loi sur l’eau du 3/01/1992 - décret d’application n°93-743 du 21/10/1993 et articles L 151-36 et 37 du code rural) et faire une demande d’autorisation ou de déclaration (suivant la nature des travaux réalisés) au titre de la loi sur l’eau du 3/01/1992 (article n°10 et décrets d’application n°93-742 du 29/03/1993 et n°93-743 du 21/10/1993).

Différents niveau d’intervenants peuvent alors être mobilisés :  A l’échelle du bassin-versant un établissement public territorial de bassin (EPTB) pour fédérer et réaliser les études générales de réhabilitation.  A l’échelle du département les Conseils Généraux à travers leurs outils techniques (CATER) pour assurer une assistance technique de terrain : rédaction d’un protocole d’accompagnement, études techniques opérationnelles préliminaires (transports solides, végétation rivulaire...), relations avec bureaux d’études et entreprises (travaux de confortement de berges gestion des bancs alluvionnaires...), suivi de travaux, contrôle et diagnostic, liaison entre différentes structures locales, harmonisation interdépartementale (avec les CATER concernées - cette action pourrait être menée par un EPTB.  A l’échelle locale, une structure intercommunale publique pour réaliser les travaux de gestion de la végétation rivulaire et de petits aménagements et travaux divers (protection de berge en génie végétal, travaux d’accessibilité, gestion d’embâcles, dévégétalisation d’atterrissements...)

GLOSSAIRE DES TERMES EMPLOYES

Arasement = déchargement artificiel d’un banc alluvial* par enlèvement de matériaux (généralement au fil de l’eau) avec régalage des matériaux sur place dans la mesure du possible (dans une mouille*). On anticipe la respiration pour corriger la dynamique et limiter l’érosion.

Atterrissement (ou banc alluvial) = dépôts de matériaux alluvionnaires (galets, graviers, sables...) érodés en aval et déposés notamment lors des phases de crues, par le cours d’eau dans certaines zones (partie convexe des méandres...), formant ainsi des bancs qui modifient la dynamique fluviale. Au fil du temps, les atterrissements se végétalisent naturellement et peuvent créer des embâcles* préjudiciables au bon écoulement des eaux et dangereux en période de crue. Leur gestion (dévégétalisation, griffage*, arasement* ...) est essentielle pour une bonne gestion d’un cours d’eau et nécessite une bonne connaissance de la dynamique fluviale.

Banc alluvial = dépôts de matières solides arrachées en amont, dans le lit d’un cours d’eau. Ces bancs sont dus essentiellement aux crues morphogènes* et son fluctuants. On distingue divers types de bancs suivant leur position et leur forme (de lobe de méandre, latéraux, longitudinaux, transversaux...). Synonyme = atterrissement*. On peut éventuellement prendre le terme de banc alluvial comme un dépôt jeune non encore remanié par le cours d’eau (phase de respiration*) et l’atterrissement comme une forme plus ancienne avec tendance à la végétalisation, un atterrissement serait alors un banc alluvial fixé ou en cours de fixation.

Bionatte (ou géotextile tissé) = textile en coco (ou jute) utilisé pour assurer un maintien de talus de berge après un retalutage. Cette action courte (la bionatte suivant sa nature, sa densité et les conditions locales est biodégradable (délai de moins de 5 ans). Après sa pose, il est impératif de végétaliser par ensencement (espèces herbacées) généralisé et/ou bouturage en partie inférieure de talus et/ou plantation en haut de talus... avec des espèces autochtones et adaptées.

Caisson végétalisé = protection de berge constituée par un caisson de bois (mélèze ou Douglas) rempli de terre et végétalisé en parement par du saule, se raccordant à la berge. Il s’agit d’une technique de génie végétal.

Calibrage = technique permettant de faciliter le libre écoulement des eaux par enlèvement de matériaux alluvionnaires conduisant à un colmatage de section (exhaussement du lit). Il s’agit en quelque sorte d’une respiration* "forcée".

Capture = lors d’un épisode de crue débordement d’un cours d’eau avec érosion et arrachage de matériaux s’exerçant sur un point noir. Une décharge peut être "capturée", l’eau rencontrant lors du débordement des matériaux de moindre cohésion elle va éroder et les emporter. Une gravière peut l’être lorsqu’elle à proximité du lit vif et qu’elle n’est séparée de ce dernier que par quelques mètres de terre. Cette partie va être érodée, puis va céder et la gravière va être en lien direct avec le cours d’eau.

Charge = volume (ou masse) des matériaux qu’un cours d’eau transporte. On parle de rupture de charge (par exemple après un pont ou un seuil) lorsqu’un obstacle diminue la capacité du cours d’eau à transporter des matériaux (on parle également de compétence) et provoque ainsi des dépôts dans le lit (bancs alluviaux).

Charriage = transport de fonds des matériaux solides soit par roulement ou par saltation*

Chenaux de séparation = intervention sur un atterrissement ancien permettant après dévégétalisation et en créant des chenaux à sa surface (parallèles au courant) de limiter sa résistance à l’écoulement de l’eau en le séparant en plusieurs petits atterrissements. Ce travail favorise un "auto curage" lors des crues de ces atterrissements évitant un rechargement trop important et ralentissant l’installation de la végétation spontanée.

Crue morphogène = crue susceptible d’engendrer des modifications significatives dans la morphologie du cours d’eau (atterrissements* nouveaux, sapements et érosion de berge, dépôts d’embâcles*...)

DIG = Déclaration d’Intérêt Général, dispositif réglementaire issu de la Loi sur l’eau du 3/01/92 (article 31) permettant au Préfet par un arrêté d’autoriser une collectivité publique à se substituer aux riverains (pour une période donnée) pour réaliser des travaux en rivière. Cette démarche est basée sur un programme de travaux et comprend une enquête publique.

Embâcle = dépôts ou piégeages de matériaux divers charriés par un cours d’eau (bois, déchets divers...) sur un atterrissement, dans une courbe interne de méandre, sur les piles d’un pont... Ces embâcles parfois importants en volume peuvent boucher les arches des ponts voire obstruer le cours d’une petite rivière et ainsi augmenter de manière catastrophique l’effet des crues.

Espèces végétales indésirables = espèces végétales de pleine lumière, à la croissance exponentielle et se développant sur toute zone laissée à nu (tertre nouvellement créé, atterrissement...). On note sur le secteur la présence de la balsamine géante (Impatiens glandulifera) de la renouée du japon (Fallopia japonica) et dans une moindre mesure du buddleïa de David (Buddleia davidi). Le moyen de lutte le plus efficace est de traiter le problème "à la source" en limitant les zones à nu par plantation d’espèces adaptées (exemple : ripisylve diversifiée en bord de rivière). Les moyens mécaniques (arrachage) ou chimiques constituent des palliatifs largement insuffisants et parfois on un effet plus néfaste que le mal qu’ils prétendent traiter.

Erosion progressive = érosion descendante (vers l’aval).

Erosion régressive = érosion remontante (= vers l’amont) qui se produit lorsque le profil d’équilibre a été cassé par creusement (exemple = extraction de granulats alluvionnaires).

Fascinage = technique de génie végétal consistant après retalutage d’une berge érodée à mettre une protection de pied de pieux morts (acacias, châtaignier) battus à refus derrière lesquels on met des fagots de branches de saules vouées à repartir. Le haut de berge est généralement protégé par une bionatte* bouturée, plantée.

Gabion = technique de renforcement de berge consistant à protéger cette dernière par un ensemble de structures parallélipipédiques (en grillage galvanisé) remplies de galets de section généralement de 1m par 1m et reliées entre elles.

Géogrille tridimensionnelle = grille (en grillage galvanisé et/ou polymères) de protection permettant de renforcer une berge qui résiste à l’érosion des eaux et qui peut se végétaliser.

Granulométrie = distinction entre les différents matériaux solides basée sur leur taille. On distingue les galets (ou cailloux) de taille > 16 mm, les graviers de 2 à 16 mm, les sables de 0,06 mm à 2 mm (avec sables fins, moyens et grossiers), les limons (2µ à 60µ ou 0,06 mm), et les argiles <2µ.

Gravière = extraction de matériaux (graviers) pour la construction à proximité du cours d’eau, mise en eau par la nappe d’accompagnement*

Griffage = intervention sur un atterrissement ancien permettant après dévégétalisation et en créant de petites scarifications à sa surface d’augmenter sa résistance à l’écoulement de l’eau (coefficient de rugosité). Ce travail favorise un "auto curage" lors des crues de ces atterrissements évitant un rechargement trop important et ralentissant l’installation de la végétation spontanée.

Lit vif = partie du lit ou le cours d’eau passe en dehors des périodes de débordement (ou d’inondations).

Méandrage = processus conduisant à la formation de méandres. Il se réalise dans les zones de rupture de pente (diminution de la pente), les méandres se succédant (on parle alors de train de méandre).

Mouille = partie profonde du lit du cours d’eau correspondant à une zone de surcreusement par passage d’une veine de courant érodant le fond du lit. On oppose souvent ce terme à celui de seuil naturel.

Nappe d’accompagnement = nappe de proximité du cours en relation directe avec ce dernier.

Rabotage = arasement partiel d’un banc alluvial (généralement latéral) en vue de recentrer la veine de courant principal et ainsi d’éviter une érosion en berge opposée. Les matériaux sont régalés sur place et ce banc doit faire l’objet d’un suivi particulier.

Remise en bief des matériaux = après traitement d’un atterrissement* ou d’un banc*, il s’agit de régaler ces matériaux dans le bief (donc à proximité de la zone traitée). Ces matériaux seront mis préférentiellement dans une mouille ou répartis sur place sans modification significative de la pente du lit.

Renaturation = accompagnement du cours basé sur une connaissance technique de la dynamique fluviale et de la végétation rivulaire permettant de s’approcher du mode de fonctionnement naturel du cours d’eau par des travaux adaptés.

Respiration = évolution permanente du lit d’un cours d’eau notamment lors des crues morphogènes* par dépôts de matières solides sous la forme de bancs alluviaux qui obstruent en partie le lit. Ces bancs évoluent ensuite en atterrissements par enfoncement du lit et mobilisation d’une partie des matériaux. La respiration est donc cette évolution du niveau du fond du lit.

Ripisylve = "forêt" de bord de berge (ou rivulaire) constituée la plupart du temps d’espèces spontanées et adaptées (saules, aulne...) voire d’espèces plantées (peupliers, platanes...).

Saltation = mode de charriage* des matières solides en fond par sauts successifs sous l’effet du courant. Ce phénomène est du à des turbulences liées aux irrégularités du lit du cours d’eau.

Suspension = transport de matériaux fins par le cours d’eau sans charriage de fond. Ces matériaux légers sont entraînés par le courant et restent lors de leur transport "en suspension".