Pas d’effet cumulatif d’une chaîne d’étangs sur la température de l’eau (Touchart et al 2023)

Etudiant une chaîne d’étangs sur une petite rivière du Limousin, des chercheurs montrent qu’il n’existe pas d’effet cumulatifs de réchauffement de l’eau. L’ombrage est le premier facteur de prévention de la hausse de température qui, avec une moyenne de 2°C en été, reste cependant raisonnable. Ces travaux font suite au constat de manque de connaissance scientifique de terrain sur l’effet cumulé des plans d’eau.

Dans le décret du 29 décembre 2011 «portant réforme des études d'impact des projets de travaux, d’ouvrages ou d’aménagements», l’Etat français a imposé que, pour toute nouvelle création de retenue d’eau, les effets cumulés du projet avec ceux des plans d’eau déjà existants soient analysés. Cette obligation institutionnelle a réveillé une attention scientifique à un sujet déjà étudié par la recherche, mais de manière peu poussée : l’effet d’une chaîne de plans d’eau sur l’hydrologie et la température de l’eau. Une expertise collective sur l’état du savoir a acté en 2016 que les connaissances de terrain sont encore très rares.

Laurent Touchart et ses collègues ont étudié un cas sur le bassin de l’Oncre, en Limousin.

Au nord-ouest de Limoges, les plateaux du Haut Limousin sont drainés par un affluent de rive droite de la Vienne d’une quarantaine de kilomètres de longueur, la Glane. La rivière a trois plus grands affluents: la Vergogne (cours influencé par une grande retenue), le Glanet (cours peu impacté) et l’Oncre (cours influencé par une succession de plans d’eau). L’Oncre a donc été choisi comme objet d’étude. Les chercheurs exposent le système de retenues : « D’amont en aval, les superficies et les hauteurs e chaussée sont de 0,48 ha et 2,2 m pour l’étang à moine de Boscartus, 0,93 ha et 1,5 m pour les étangs Jumeaux (séparés par une digue longitudinale), dont 0,24 ha pour la partie ouest, la seule suivie, 3 ha et 3,5 m pour l’étang de la Cascade, 2 ha et 2 m pour celui Trois Iles, 17,5 ha et 4,5 m pour celui de Fromental et 2,5 ha et 2,5 m pour celui du Brudou. »

Ce schéma montre le site de l’étude (cliquer pour agrandir).

Cet autre schéma montre le bilan thermique sur un an (cliquer pour agrandir) :

Nous reproduisons la conclusion des chercheurs :

«Tant en valeur moyenne de réchauffement (environ 2 °C en été) qu’en longueur d’influence sur l’émissaire (environ 1,5 km), l’effet des cinq derniers étangs de la chaîne de l’Oncre est finalement du même ordre que celui d’un seul grand étang isolé (Touchart, 2001) ou d’un petit barrage (Zaidel et al., 2021) à déversoir. Le sixième étang, en remontant de la fin de la chaîne vers l’amont, étant le seul pourvu d’un moine, la température de référence de cette recherche, sans pouvoir être assimilée à celle de la source de l’Oncre, a néanmoins des caractères de fraîcheur et de faible amplitude diurne qui permettent de l’envisager comme un point de départ.

Dans le cas de la valeur de la température de l’eau, l’effet de la succession des plans d’eau est infraadditif, au sens de LaGory et al. (1989). L’impact cumulé géographique correspond ici à la somme du linéaire directement modifié par la chaîne étangs et du linéaire de l’émissaire influencé en aval sur la distance précédemment citée. Au lieu d’un effet cumulatif en valeur de réchauffement, il y a plutôt un fonctionnement presque indépendant de chaque étang de la chaîne. Cela tendrait à confirmer ce que Bolsenga (1975) avait exprimé il y a déjà longtemps pour les grands lacs naturels et qui a été validé depuis par Momii et Ito (2008), c’està-dire que la part radiative du bilan thermique d’un plan d’eau est en général si écrasante que la part hydrologique d’entrée et de sortie des cours d’eau est comparativement négligeable. Ici, dans le cas de la chaîne de l’Oncre, le filet d’eau qui passe d’un étang à l’autre, très réduit en été, ne pèse pas grand-chose sur le plan calorifique par rapport au bilan radiatif. Précédemment, Choffel (2019) avait montré qu’il existait des différences de température notables entre les parties ombragées et ensoleillées d’un étang isolé. Quant à Maxted et al. (2005) et Zaidel et al. (2021), ils concluaient que le réchauffement du réseau hydrographique dû aux petits plans d’eau à déversoir était surtout causé par le fait qu’ils fabriquent un espace plus large, donc ensoleillé, là où le cours d’eau était à l’ombre avant leur construction. D’une façon plus générale, la littérature internationale des dernières années commence à montrer que, même non barrés de plans d’eau, les petits cours d’eau présentent une hétérogénéité thermique conditionnée non seulement par les apports d’eau souterraine ou hyporhéique, mais aussi par les différences entre les parties à l’ombre et au soleil (Story et al., 2003, Malcolm et al., 2004, Webb et al. 2008, Marteau et al., 2022, Hoess et al., 2022).

Dans ce cadre, la présente étude aura donné quelques premiers résultats mesurant que, dans le cas d’étangs en chaîne, cette variable ombre/soleil est plus forte que l’effet de cumul de la succession des plans d’eau. Au moins de façon ponctuelle, un étang à l’ombre situé en milieu de chaîne est capable de laisser sortir de son déversoir une eau plus froide que celle qui y entre. Dans les moyennes cependant, la chaîne étudiée ici est construite de sorte que les deux étangs les plus en amont sont aussi les plus forestiers, les plus ombrés, si bien que, à l’intérieur du bilan calorifique, la variable radiative va dans le même sens que la variable hydrologique. Il conviendrait à l’avenir de lancer des études sur une autre chaîne d’étangs, où ces variables iraient dans un sens opposé.

En termes de recherche appliquée, il semblerait opportun de préconiser l’ombrage des déversoirs de surface des étangs et des premiers décamètres de leur émissaire fluvial là où ce n’est pas le cas, car l’efficacité de cette opération n’est pas n’est pas loin d’atteindre à celle de la construction d’un moine. D’autre part, le dernier étang de la chaîne est celui sur lequel doivent porter les principaux efforts. C’est lui qui, plus que le cumul de ce qui se passe en amont, conditionne la qualité de l’eau de l’émissaire fluvial.»

Discussion

L’absence d’effet de cumul thermique est une bonne nouvelle si elle se confirme par d’autres travaux comme un trait constant du bilan énergétique des successions de plans d’eau. La prédominance du terme radiatif du bilan (ensoleillement) suggère que le gestionnaire public doit avant tout proposer des bonnes pratiques de gestion des berges (ombrage).

Avec plus de 100 000 ouvrages formant retenues en lit mineur et sans doute près de 1 million de plans d’eau de toutes dimensions en lit majeur, les systèmes lentiques et semi-lotiques sont une composante à part entière des bassins versants français.  Ils ont été très négligés comme objet d’étude, hormis les lacs (plus de 50 ha) et grands réservoirs pouvant être reconnus dans une nomenclature administrative. Ce décalage important entre la connaissance scientifique et la politique publique a suscité des controverses lorsque la seconde a prétendu statuer sur les plans d’eau d’origine artificielle en le désignant presque toujours comme des problèmes, mais sans réellement disposer à leur sujet de données hydrologiques, écologiques, sociologiques, géographiques ou historiques. Statuer sans savoir ou en sachant très peu est la définition du préjugé. Nous assistons à une lente correction de cette anomalie, ce dont il faut se féliciter.

Référence : Touchart L et al (2023) L’effet d’une chaîne d’étangs sur la température de l’eau, pour une discussion des impacts cumulatifs. Le cas du bassin de l’Oncre en Limousin (France), Norois, 1, 266, 27-45

Définir scientifiquement les plans d’eau pour les intégrer dans les politiques publiques (Richardson et al 2022)

C'est un paradoxe : les mares, étangs, bassins, retenues et autres petits plans d'eau sont largement reconnus par la science comme ayant des fonctions écologiques et rendant des services écosystémiques importants, mais ils sont quasiment absents des législations de l'environnement. Ces dernières reconnaissent des rivières, des lacs ou des zones humides, mais sans identifier clairement la place du petit plan d'eau, bien qu'il forme 90% des systèmes lentiques (eau calme ou stagnante). Une équipe de chercheurs a passé en revue la littérature scientifique pour proposer une définition fonctionnelle du plan d'eau, notamment dans l'espoir que les gestionnaires de l'eau l'intègrent pleinement dans leurs analyses et préconisations. Ce sera un enjeu pour les prochaines révisions de la directive européenne sur l'eau en Europe et de la loi sur l'eau en France. 

Les Anglo-Saxons utilisent le mot "pond" pour désigner indifféremment la mare, l'étang, le petit plan d'eau, que son origine soit naturelle ou artificielle, connectée ou non à l'écoulement d'une rivière. Nous conserverons ici l'idée de plan d'eau pour restituer la diversité des sens de "pond". Dans une publication de la revue Scientific Reports, David C. Richardson et ses collègues observent qu’il n’existe pas de définition claire du plan d’eau. Le mot est utilisé de manière intuitive mais variable dans la littérature scientifique en hydrologie, limnologie et écologie pour désigner des milieux lentiques distincts des lacs (lakes) et des zones humides (wetlands). Dans les choix administratifs, cette difficulté se traduit par des délimitations très diverses. Eventuellement, la notion de lac est étendue : par exemple le Wisconsin définit comme « lac » des plans d’eau de moins de 0,1 ha, et au Danemark c’est même à partir de 100 m2 que commence un lac. Parfois, comme dans le Minnesota, tout petit plan d’eau est assimilé à une zone humide. Mais souvent, ce plan d’eau est purement et simplement absent de la nomenclature officielle, ne faisant donc pas l’objet d’une réflexion et d’un examen propres par les politiques publiques. 

Voici comment les chercheurs résument leur démarche et leur proposition de définition du plan d'eau en vue de l'intégrer plus systématiquement dans les nomenclatures :

« Les plans d'eau (ponds) sont souvent identifiés par leur petite taille et leur faible profondeur, mais l'absence d'une définition universelle fondée sur des preuves entrave la science et affaiblit la protection juridique. Ici, nous compilons les définitions existantes des plans d'eau, comparons les paramètres de l'écosystème (par exemple, le métabolisme, les concentrations de nutriments et les flux de gaz) entre les plans d'eau, les zones humides et les lacs, et proposons une définition du plan d'eau fondée sur des preuves. Les définitions compilées mentionnaient souvent la superficie et la profondeur, mais étaient largement qualitatives et variables. La législation gouvernementale définit rarement les plans d'eau, malgré l'utilisation courante du terme. 

Les plans d'eau, tels que définis dans les études publiées, variaient en origine et en hydropériode et étaient souvent distincts des lacs et des zones humides dans la chimie de l'eau. Nous avons également comparé la relation entre les paramètres de l'écosystème et trois variables souvent observées dans les définitions des plans d'eau : la taille du plan d'eau, la profondeur maximale et la couverture végétale émergente. La plupart des paramètres de l'écosystème (par exemple, la chimie de l'eau, les flux de gaz et le métabolisme) présentaient des relations non linéaires avec ces variables, avec des changements de seuil moyens à 3,7 ± 1,8 ha (médiane : 1,5 ha) en surface, 5,8 ± 2,5 m (médiane : 5,2 m) en profondeur, et 13,4 ± 6,3 % (médiane : 8,2 %) de couverture végétale émergente. 

Nous utilisons ces preuves et les définitions antérieures pour définir les petits plans d'eau comme des masses d'eau modestes (< 5 ha), peu profondes (< 5 m), avec < 30 % de végétation émergente et nous mettons en évidence les zones à étudier à proximité de ces limites. Cette définition éclairera la science, la politique et la gestion des écosystèmes de plans d'eau mondialement abondants et écologiquement importants. »

Cette infographie illustre les critères de décision en trois dimensions :

Ces graphiques montrent les relations entre la taille des masses d'eau lentiques (à l'exclusion des zones humides) et la structure et les fonctions de l'écosystème : (a) production primaire brute (GPP), (b) concentrations totales de phosphore (TP), (c) production nette de l'écosystème (NEP), (d) méthane (flux de CH4), (e) respiration (R), (f) concentrations de chlorophylle a (Chl a), (g) concentrations totales d'azote (TN), (h) plages de températures journalières (DTR) et (i) vitesse de transfert gazeux (k600). Les traits indiquent les zones de rupture de linéarité entre les propriétés des plans d’eau et des lacs :

Discussion

L’absence des plans d’eau dans les nomenclatures administratives et les politiques publiques a aussi été observée par des chercheurs français spécialistes des limnosystèmes (cf Touchart et Bartout 2020). C’est peu compréhensible au regard des enjeux attachés à ces milieux, et de leur nombre important. On peut faire plusieurs conjectures à ce sujet : caractère privé, abondant et dispersé de plans d’eau qui décourage l’intervention publique (mais beaucoup de zones humides sont aussi en propriété privée) ;  faible appétence de gestionnaires de plans d’eau privés (agriculteurs, pisciculteurs, forestiers) pour des politiques écologiques ayant tendance à ajouter des coûts sans soutien public à hauteur des demandes et sans paiement des services écosystémiques ; acteurs publics dans le domaine de la connaissance (par exemple Onema-OFB en France) ayant davantage une culture de la rivière et des systèmes lotiques ; vieille méfiance vis-à-vis des eaux stagnantes qui ont davantage été incitées au drainage qu’à la valorisation dans l’histoire politique moderne ; préjugés naturalistes sur le fait que des milieux souvent d’origine artificielle ne pourraient pas avoir un intérêt significatif en écologie.

Quoiqu’il en soit, une littérature scientifique désormais très abondante souligne que les plans d’eau sont une composante à part entière des hydrosystèmes et que leur gestion éclairée pourrait avoir des conséquences très appréciables sur la conservation de la biodiversité, la régulation et la stockage de l’eau, la dépollution et la décarbonation, les usages et aménités. Il est donc impératif de faire connaitre ces travaux scientifiques aux décideurs et aux administrations afin que les lois évoluent et que ces systèmes aquatiques soient reconnus comme tels.

Référence : Richardson DC et al (2022), A functional definition to distinguish ponds from lakes and wetlands, Sci Rep, 12, 10472

Les zones humides peuvent atténuer les sécheresses... mais pas toujours (Wu et al 2023)

Face aux sécheresses appelées à devenir plus fréquentes et intenses, les politiques publiques de l’eau présentent parfois la recréation de zones humides comme une idée nouvelle susceptible d’apporter la solution au problème. Toutefois, les observations empiriques sont ambivalentes et une modélisation hydrologique par des chercheurs chinois et canadiens vient de le confirmer. Les zones humides tendent à réduire le risque de sécheresse – ce qui légitime l'intérêt de leur protection ou restauration –, mais avec un effet modeste. Et dans certains cas, les zones humides peuvent au contraire aggraver un déficit de débit superficiel autour d’elles. Il ne faut donc pas donner de faux espoirs aux populations et il est nécessaire d’augmenter le niveau de rigueur sur les bilans d’expérimentations dans les bassins versants.

La sécheresse est un aléa exerçant une pression considérable sur les ressources en eau et les systèmes socio-écologiques. En raison du réchauffement climatique, la fréquence et la gravité des sécheresses ont augmenté au cours des dernières décennies, et ces caractéristiques devraient être encore exacerbées dans les décennies à venir. 

En prévention des sécheresses, on propose aujourd’hui des solutions fondées sur la nature comme les zones humides. L’idée est que la zone humide ralentit le passage d’une sécheresse météorologique (déficit de pluie) à une sécheresse hydrologique (déficit d’eau superficielle et dans les sols). 

Toutefois, la littérature scientifique ne donne pas des résultats clairs, certains travaux trouvant même que des zones humides peuvent jouer négativement sur les débits de surface en cas de sécheresse. Yanfeng Wu et ses collègues ont donc creusé le sujet par un modèle hydrologique intégrant les zones humides, dont la qualité de simulation a été confrontée à deux bassins versants (en Chine et au Canada). 

Voici le résumé de leur étude :

"Les zones humides ont été désignées comme une solution potentielle fondée sur la nature pour améliorer la résilience et réduire les risques d'extrêmes hydrométéorologiques. Cependant, si et dans quelle mesure les zones humides peuvent affecter les sécheresses hydrologiques n'est pas bien compris. Pour combler cette lacune, nous avons proposé un cadre général permettant de discerner l'effet des zones humides sur : (i) les caractéristiques (durée, sévérité, processus de développement et de récupération) des sécheresses hydrologiques, et (ii) la propagation des sécheresses météorologiques aux sécheresses hydrologiques. 

Premièrement, une modélisation hydrologique a été réalisée avec un modèle spatialement explicite intégré à des modules de zones humides. Ensuite, la théorie de la course et la méthode de mise en commun ont été sélectionnées pour reconnaître les événements de sécheresse hydrologique et identifier leurs caractéristiques. En outre, le coefficient de corrélation de Pearson, la méthode de décalage temporel et la transformée en ondelettes croisées ont été utilisés pour explorer les processus de propagation. Enfin, les caractéristiques et les processus de propagation ont été comparés pour quantifier les services d'atténuation des zones humides sur les sécheresses hydrologiques. Pour valider le cadre proposé, deux bassins fluviaux de Chine et du Canada (le Gan River Bain et le Nelson River Bain), avec une couverture terrestre distincte, ont été choisis pour effectuer une modélisation hydrologique et quantifier les effets des zones humides. 

Les résultats indiquent que les zones humides contribuent principalement à atténuer les sécheresses hydrologiques en ralentissant le processus de développement, en accélérant la récupération, en raccourcissant la durée et en réduisant la gravité des épisodes de sécheresse hydrologique. Cependant, les effets sont variables car ils peuvent avoir des impacts faibles et même aggraver les conditions de sécheresse. Les zones humides peuvent prolonger le temps de propagation de la sécheresse et affaiblir la transition des sécheresses météorologiques aux sécheresses hydrologiques. La probabilité de formation de sécheresse hydrologique due aux conditions météorologiques a diminué de 19% et 18% respectivement, pour le Gan River Bain et le Nelson River Bain, grâce aux services d'atténuation des zones humides. Ces résultats mettent en évidence les rôles d'atténuation de la sécheresse des zones humides et le cadre de modélisation proposé a le potentiel d'être utile pour aider la gestion du bassin sur les risques de sécheresse dans le contexte de l'atténuation du changement climatique."

Discussion

La discussion publique sur l’eau et les sécheresses parle souvent des « solutions fondées sur la nature ». Mais s’il est aisé d’en comprendre le principe, il est difficile de trouver des bases scientifiques précises sur les mécanismes et, surtout, sur les résultats attendus. Or, à moyens limités et face à un enjeu critique comme l’eau, une politique publique doit garantir l’efficacité de ses investissements. 

L’étude de Yanfeng Wu et de ses collègues est donc bienvenue. Ses résultats, encore très préliminaires, tendent à confirmer deux intuitions que l’on peut avoir : les zones humides ont un rôle plutôt bénéfique d’atténuation des sécheresses, mais ce rôle reste modeste (ce n’est pas une solution miracle) ; dans certains cas l’effet peut être négatif (c’est une solution à manipuler avec précaution). 

Nous souhaitons donc que les politiques publiques de l’eau accordent davantage d’importance à la nécessité de collecter des données précisés sur des expériences pilotes avant de généraliser à tous les bassins versants des outils dont on ne maîtrise pas vraiment les conditions d’efficacité. Les zones humides ont toutes sortes d’intérêt, y compris pour la riche biodiversité qu’elles hébergent. Mais si la promesse première est de sécuriser l’eau pour la société et le vivant, c’est ce critère hydrologique qu’il convient d’analyser plus en détail.

Référence : Wu Y, et al (2023), Wetland mitigation functions on hydrological droughts: From drought characteristics to propagation of meteorological droughts to hydrological droughts, Journal of Hydrology, 617, 128971.

Faible impact d'un moulin à eau sur la température de la rivière (Donati et al 2023)

Etudiant un moulin à eau dont le seuil et la retenue sont typiques de ce patrimoine hydraulique, des chercheurs ont analysé son impact sur les températures de l'eau. Leur travail très précis montre un impact faible en moyenne journalière, variable en tranche horaire et selon le niveau de la colonne d'eau, avec parfois des réchauffements et des refroidissements. Les auteurs concluent au faible effet thermique global de ce type de moulins à eau. Ces études sur les ouvrages hydrauliques sont à généraliser, car les politiques publiques les concernant ont une base scientifique faible en données, ainsi que des biais bien identifiés. 

Le moulin étudié sur l'Erve en Mayenne, photos et illustrations extraites de Donati et al 2023, art. cit.

La question de l'impact des retenues d'eau sur le régime thermique des rivières est souvent évoquée, mais il existe encore peu de données précises de terrain. C'est le cas en particulier pour les moulins à eau, qui forment avec les étangs l'une des principales sources de retenues en lit mineur de rivière.  

Sept chercheurs (Francesco Donati, Laurent Touchart, Pascal Bartout, Quentin Choffel, François Le Cor, Célia Carceles et Alban Cairault) ont procédé à une analyse détaillée d'un moulin de la rivière Erve. Le moulin de Thévalles est situé sur cet affluent de rive droite de la Sarthe, dont le bassin versant couvre 380 km2. À son exutoire, la rivière a une longueur de 71 km et un module de 2,72 m3/s – "dans la classe des cours d'eau mésoréiques modérés, l'une des plus répandues en métropole"; précise l'étude. 

Le moulin exploite le cours d'eau grâce à un seuil de 10 m de large et 2 m de haut. La hauteur nette de la chute du déversoir varie de 1,40 à 1,50 m en débit moyen. En période de hautes eaux, la chute peut disparaître par effacement de la différence entre l’amont et l’aval. Au centre du lit, deux vannes de décharge servent à vidanger la retenue. La surverse se fait à un niveau égal à celui du seuil en rivière. Au niveau du moulin proprement dit, une vanne ouvrière permet la mise en mouvement de la roue hydraulique, d'un diamètre de 5,60 m. La retenue créé par le seuil a une surface de 2 ha, une longueur de 1500 m et un volume de 31000 m3. Ces caractéristiques placent plutôt le moulin à eau étudié dans la catégorie des ouvrages les plus importants de ce type. Donc a priori les plus impactants pour la grandeur ici étudiée, à savoir la température de l'eau. 

Cette température de l'eau a été mesurée sur une année complète par des chaînes de 6 capteurs à différentes profondeurs, avec un point de mesure dans la retenue, un point de mesure à 100 m en amont du remous de la retenue, un autre à 100 m en aval du seuil, dans l'émissaire. "Grâce à cette méthodologie, 75177 données de température ont été collectées pour l'ensemble des stations de mesures pendant la période d'observation. Elles donnent un aperçu des effets du moulin et de ses annexes sur la température de l'eau", notent les auteurs.

Voici leurs principales conclusions :

"L'étude menée au niveau du moulin de Thévalles, un site assez représentatif de la réalité française en termes d'hydrologie et d'infrastructures qui l'équipent, donne un aperçu inédit des effets thermiques de ce type d'ouvrage, notamment en ce qui concerne les moments de fonctionnement de leur roue hydraulique. Des effets sur la température de l'eau ont été observés uniquement pendant l'été et le début de l'automne, quand la retenue de seuil qui s'étale à l'amont du moulin était stratifiée. Pendant les périodes d'inactivité du moulin, les eaux rejetées par le seuil en rivière ont engendré à la fois des réchauffements et des refroidissements de l'eau, perceptibles uniquement à l'échelle horaire et rarement supérieurs au degré centigrade. Pendant les périodes d'activité du moulin, les eaux qui franchissent la vanne de fond et actionnant la roue hydraulique ont eu un effet à peine observable sur la température de l'eau du tributaire, majoritairement dû à l'effet dilution des eaux rejetées par le seuil en rivière. Ainsi, bien que d'autres études soient sans doute nécessaires pour pouvoir les confirmer, les résultats obtenus montrent une faible emprise de l'activité des moulins à eau sur la température de l'eau pour des rivières comme l'Erve."

Plus en détail, la recherche montre qu'il existe une amplitude thermique entre la température de surface et la température de fond (image ci-dessous, cliquer pour agrandir), surtout marquée en été. Cela souligne qu'un seul point de mesure ne permet pas forcément de trancher. Et que le régime des petites retenues est complexe, avec une stratification thermique à variation saisonnière. 

Cette autre figure montre la différence de température dans la colonne d'eau un jour d'été. 

Si l'écart moyen journalier est faible entre l'amont et l'aval, il peut varier au sein de la journée, avec des hausses ou des baisses comme le montre cette autre figure ci-dessous (cliquer pour agrandir). 

Le tableau ci-dessous montre finalement les températures moyennes mensuelles à l'amont et à l'aval de la retenue de seuil de Thévalles pendant les périodes d'inactivité du moulin :

Les auteurs remarquent : "Pour mieux comprendre l'ampleur des effets thermiques engendrés par la retenue de seuil de Thévalles quand le moulin n'est pas en activité, nous les avons comparés à ceux observés par L. TOUCHART (2001) au niveau de l'étang du Theil, dans le département de la Haute- Vienne. En effet, ce plan d'eau présente un volume (23300 m3) similaire à celui de la retenue de Thévalles et il est équipé d'un déversoir de surface, dont le fonctionnement est similaire à celui d'un seuil en rivière. À l'échelle journalière, cet étang réchauffe son émissaire de mars à octobre et le refroidit de novembre à février : juin est le mois où l'on observe les augmentations de température les plus fortes, +6,97°C en moyenne, alors que janvier est celui où les diminutions de température sont les plus marquées, -2,19°C en moyenne. Sur trois années de mesure, le réchauffement moyen de l'émissaire a été de 2,1°C. En raison de ces considérations, nous pouvons affirmer que l'effet des moulins sur la température des cours d'eau quand ils ne sont pas en activité semblerait être faible, voire négligeable comparé à d'autres facteurs pouvant altérer la température de l'eau (radiation solaire, température de l'eau, ripisylve), du moins pour ce qui concerne les rivières qui présentent des conditions similaires à celles de l'Erve."

Discussion

Aussi surprenant que cela puisse paraître, les politiques publiques concernant les ouvrages hydrauliques (directive cadre européenne sur l'eau 2000, loi française sur l'eau 2006) ont été lancées sur une base scientifique faible. Les retenues sont très nombreuses (sans doute un demi-million en France sur lit mineur ou en connexion directe de lit mineur), mais elles sont très peu étudiées, contrairement à d'autres milieux (rivière, lac, estuaire). Dans les travaux qui se publient et qui informent les politiques publiques, ces retenues sont presque toujours analysées sous un angle naturaliste et ichtyologique assez ciblé (la déviation locale de population biologiques en lien à un ouvrage, en particulier les assemblages de poissons ou les poissons migrateurs), mais elles ne sont pas considérées comme des biotopes à part entière dont les propriétés physiques, chimiques, biologiques doivent être inventoriées et comprises avec précision. Au demeurant, les sciences sociales de l'eau sont aussi très lacunaires concernant les représentations, pratiques et usages de la petite hydraulique. Pourtant, l'ouvrage en rivière est au centre de nombreux choix publics sur l'énergie, le patrimoine, le paysage, la régulation de l'eau, la biodiversité, le tourisme, les loisirs et agréments. Mais cette complexité a été gommée au profit d'un discours simpliste ne voyant qu'un "obstacle à l'écoulement". 

Ce travail mené par Francesco Donati et ses collègues est donc précieux. Il confirme ce que pressentait le sens commun, à savoir que l'effet d'un ouvrage est proportionné en premier ordre à ses dimensions. L'hydraulique ancienne est de taille modeste, pas si différente de phénomènes naturels comme des barrages d'embâcles ou de castors : on ne s'attend donc pas à des impacts très significatifs, hors la création d'un milieu propre (retenue, bief) qui aura localement un fonctionnement et un peuplement un peu différents des tronçons non barrés de la rivière en amont et en aval. 

Nous souhaitons la généralisation de tels travaux, tant au plan de la recherche scientifique que dans les programmes d'acquisition de données des syndicats de rivières, fédérations de pêche, bureaux d'études, agences de l'eau, offices de la biodiversité, conservatoires d'espaces naturels et autres acteurs locaux de l'eau. Nous souhaitons également que certains biais de perception et de représentation disparaissent dans la conception des politiques publiques, en particulier l'incroyable négligence des milieux semi-anthropisés et anthropisés, qui forment l'essentiel des linéaires de rivière et plans d'eau dans les bassins versants à très ancienne occupation humaine. Nous avons grand besoin d'une écologie, d'une hydrologie, d'une géographie et d'une sociologie des milieux hybrides comme les retenues et biefs de moulins, mais aussi tout le reste du patrimoine hydraulique et des écosystèmes transformés par les occupations successives des bassins versants. 

Référence : Donati F. et al (2023), Les effets des moulins à eau sur la température des cours d'eau : l'exemple du moulin de Thévalles, Physio-Géo, 19, 1, 65-82

A lire sur le même thème

Les retenues des moulins sont-elles lentiques, lotiques ou mixtes? (Donati et al 2019) 

Effet de petits barrages sur la température estivale de l'eau en rivières de Bresse (Chandesris et al 2019) 

L'impact sédimentaire des moulins et petits ouvrages anciens de rivière a été surestimé (Peeters et al 2020)

Les ouvrages hydrauliques réchauffent ou refroidissent l'eau selon leur nature (Seyedhashemi et al 2021) 

Le règlement européen de restauration de la nature voté dans la douleur, premiers commentaires du texte

Signe des temps : le règlement européen « Restaurer la nature » a été adopté à une très courte majorité par le parlement européen, et amendé de diverses limitations. Nous exposons ici ses mesures applicables dans le cas des cours d’eau. Ce règlement risque de généraliser les conflits sociaux et judiciaires déjà observés en France, en Espagne et dans les pays menant des politiques agressives de destruction du patrimoine hydraulique, du potentiel hydro-électrique et des retenues d’eau, au nom de la vision théorique d’une nature sans humain, sans histoire et sans usage. Mais il présente aussi des garde-fous qui vont obliger l'administration française à changer ses méthodes autoritaires et opaques dans la construction de ses politiques publiques.

Le Règlement de restauration de la nature a été adopté par une très courte majorité au Parlement européen, dans une version modifiée du texte initialement proposé par la Commission européenne. La phase suivante vers une adoption définitive est le trilogue entre le conseil des Etats, la Commission et le Parlement. Cette phase est encore incertaine car 6 pays vont connaître prochainement des élections (dont l'Espagne où les enjeux de l'eau ont été au coeur des élections récentes et de la crise gouvernementale). 

Notre association a exprimé ses critiques sur l’édifice intellectuel du texte Restore Nature, fondé sur une opposition théorique de la nature et de l’humanité ne correspondant pas à la réalité hybride des milieux et nourrissant une vision socialement conflictuelle de l’écologie. De plus, le texte ignore totalement la biodiversité et les services écosystémiques des milieux aquatiques anthropisés alors que ceux-ci sont largement attestés dans la littérature scientifique. Hélas, la direction générale environnement de la Commission a choisi ses experts lors de la conception du texte, ce défaut de pluralisme à la source  devant être soit corrigé soit publiquement dénoncé pour la future révision de la directive cadre sur l’eau. Et les parlementaires manquent de compréhension des réalités concernées par les projets normatifs, donc un travail de pédagogie est nécessaire pour l’avenir.

Concernant les ouvrages et les cours d’eau, voici un aperçu du texte tel qu’il est adopté par le Parlement européen, avec quelques commentaires. 

Article 1er

2 bis. Le présent règlement doit créer des synergies et être cohérent avec la législation existante et en cours, en tenant compte des compétences nationales, et garantir la consistance et la compatibilité avec la législation de l’Union concernant, entre autres, les énergies renouvelables, les produits phytopharmaceutiques, les matières premières critiques, l’agriculture et la foresterie. 

Les mesures de restauration de nature ne doivent pas s’opposer aux mesures de développement des énergies renouvelables. 

Article 4

10 bis. Lors de l’élaboration des mesures qu’ils sont tenus d’adopter au titre du présent article, les États membres prennent en considération les exigences économiques, sociales et culturelles, ainsi que les particularités régionales et locales, conformément à l’article 2, paragraphe 3, de la directive 92/43/CEE. 

Les mesures de restauration de nature doivent se plier aux exigences économiques, sociales et culturelles, ce qui dans le cas du patrimoine hydraulique limite l’intervention à des ouvrages dont il est démontré que l’intérêt dans ces trois dimensions n’existe pas.

Article 5 bis

Énergie produite à partir de sources renouvelables 

Aux fins de l’article 4, paragraphes 8 et 8 bis et de l’article 5, paragraphes 8 et 8 bis, la planification, la construction et l’exploitation d’installations de production d’énergie à partir de sources renouvelables, le raccordement de ces installations au réseau et le réseau connexe proprement dit, ainsi que les actifs de stockage, sont présumés relever d’un intérêt public supérieur. Les États membres peuvent les exempter de l’obligation de prouver qu’il n’existe pas de solution de remplacement moins préjudiciable au titre de l’article 4, paragraphes 8 et 8 bis, et de l’article 5, paragraphes 8 et 8 bis, si une évaluation environnementale stratégique a été réalisée conformément aux conditions énoncées dans la directive 2001/42/CE ou s’ils ont fait l’objet d’une évaluation des incidences sur l’environnement conformément aux conditions énoncées dans la directrice (UE) 2011/92. Les États membres peuvent, dans des circonstances dûment justifiées et spécifiques, limiter l’application des présentes dispositions à certaines parties de leur territoire ainsi qu’à certains types de technologies ou à des projets présentant certaines caractéristiques techniques conformément aux priorités énoncées dans leurs plans nationaux intégrés en matière d’énergie et de climat, conformément au règlement (UE) 2018/1999. Les États membres informent la Commission des limites appliquées et les justifient.

Cette disposition renforce l’article 1er et rappelle que les mesures de restauration de nature ne peuvent aller à l’encontre de l’intérêt public supérieur des énergies renouvelables. Elle laisse aux Etats-membres le soin de préciser les énergies ayant la primauté dans leurs plans énergie-climat. 

Article 7

Restauration de la connectivité naturelle des cours d’eau et des fonctions naturelles des plaines inondables adjacentes 

1. Les États membres réalisent un inventaire des obstacles artificiels à la connectivité des eaux de surface, en tenant compte de leurs fonctions socio-économiques, et recensent les obstacles qui doivent être supprimés pour contribuer à la réalisation des objectifs de restauration fixés à l’article 4 du présent règlement et de l’objectif consistant à rétablir au moins 25 000 km de cours d’eau à courant libre sur le territoire de l’Union d’ici à 0, sans préjudice de la directive 2000/60/CE, et notamment de son article 4, paragraphes 3, 5 et 7, ni du règlement 1315/2013, et notamment de son article 15.

2. Les États membres suppriment les obstacles artificiels à la connectivité des eaux de surface sur la base de l’inventaire visé au paragraphe 1 du présent article, conformément au plan de suppression visé à l’article 12, paragraphe 2, points e) et f). Lorsqu’ils suppriment ces obstacles, les États membres visent principalement les obstacles obsolètes, c’est-à-dire ceux qui ne sont plus nécessaires pour la production d’énergie renouvelable, pour la navigation intérieure, pour l’approvisionnement en eau, pour la protection contre les inondations ou pour d’autres usages.

3. Les États membres complètent la suppression des obstacles visés au paragraphe 2 par les mesures nécessaires à l’amélioration des fonctions naturelles des plaines inondables adjacentes.

4. Les États membres veillent à ce que la connectivité naturelle des cours d’eau et les fonctions naturelles des plaines inondables adjacentes restaurées conformément aux paragraphes 2 et 3 soient maintenues.

Notons d’abord que 25 000 km de cours d’eau libre à échelle de l’Europe représente un objectif à décliner au pro rata de chaque linéaire national. La France a en quelque sorte surtransposé l’objectif à l’avance puisqu’elle a classé en continuité écologique de liste 2 environ l’équivalent de ce linéaire total, mais pour notre seul pays. Ce qui rappelle au passage la dimension assez radicale et hors-sol de l’administration de l’eau en France, puisqu’elle prétendait en 2012 faire en 5 ans et dans un seul pays ce que l’Europe envisage en 10 ans et pour toute l’Union.

Notons ensuite que, pour les autorités européennes, une rivière qui n'aurait pas d'obstacle mais serait par ailleurs polluée ou privée d'eau la moitié de l'année par des usages excessifs serait néanmoins "restaurée". Cette focalisation obsessionnelle sur la connectivité est intellectuellement aberrante et scientifiquement infondée, les études montrant que les premiers impacts sur la biologie aquatique viennent des polluants et des usages du sol en bassin versant, pas des ouvrages transversaux.

Les notions d’ «obstacle à la connectivité» et de «suppression d’obstacle» ne sont pas définies. En revanche la notion de «cours d’eau à courant libre» est définie (article 3 du Règlement) de la sorte «un cours d’eau ou un tronçon de cours d’eau dont la connectivité longitudinale, latérale et verticale n’est pas entravée par des structures artificielles formant un obstacle et dont les fonctions naturelles ne sont quasiment pas affectées». La définition est donc quelque peu circulaire et mal spécifiée. La jurisprudence française a déjà établi qu’un ouvrage n’est pas forcément en soi un obstacle ou une entrave à la connectivité (circulation de l’eau, des sédiments, des espèces), ce point devant être démontré au cas par cas. Par ailleurs la suppression de l’entrave à la continuité n’implique pas la suppression de tout l’ouvrage si la connectivité est assurée par des dispositifs ad hoc. Si besoin, la justice devra préciser ce point.

Concernant les obstacles visés, ils doivent être «obsolètes» et ne pas avoir des «usages». Cela exclut a priori la majeure partie des ouvrages existants. 

Le règlement Restore Nature est silencieux sur la compatibilité de la notion de suppression d’obstacle (dans l’hypothèse d’une destruction physique) avec le droit de propriété, alors qu’un ouvrage est assimilable à une propriété (et crée un droit réel immobilier dans le cas des droits d’eau en France). Ce point devra lui aussi être précisé le cas échéant en justice. 

Enfin, il est demandé de compléter la suppression d’un obstacle par la restauration de la plaine inondable adjacente, ce qui ne manquera pas d’augmenter le coût de chaque chantier et, dans le cas des arasements de seuils, d’éviter des chantiers bâclés et contre-productifs ne faisant qu’inciser les lits. La connectivité des cours d'eau va coûter de plus en plus cher, ce qui justifie des objectifs assez modestes compte tenu des problèmes de financements publics de la transition en Europe. 

Article 11

Préparation des plans nationaux de restauration 

1. Les États membres élaborent des plans nationaux de restauration et effectuent la surveillance et les recherches préparatoires permettant de déterminer les mesures de restauration nécessaires pour contribuer aux objectifs de l’Union et répondre aux obligations énoncées aux articles 4 à 10, en tenant compte des données scientifiques les plus récentes, des besoins des communautés locales, y compris des communautés locales urbaines, des mesures présentant le meilleur rapport coût-efficacité et de l’incidence socio-économique desdites mesures. Il est indispensable que les parties prenantes, notamment les propriétaires fonciers et les gestionnaires de terres, participent de manière appropriée à chaque étape du processus. 

(…)

11. Les États membres veillent à ce que l’élaboration du plan de restauration soit ouverte, transparente, inclusive et efficace et à ce que le public, en particulier les propriétaires fonciers, les gestionnaires de l’occupation du sol, les acteurs du secteur maritime et d’autres acteurs pertinents, tels que les services de conseil et de vulgarisation, conformément au principe de consentement préalable et éclairé, disposent, à un stade précoce, de possibilités effectives de participer à l’élaboration du plan. Les autorités régionales et locales ainsi que les autorités de gestion concernées sont dûment associées à l’élaboration du plan. Les consultations respectent les exigences énoncées dans la directive 2001/42/CE. 

Cet article exige que chaque propriétaire soit associé au plan de restauration de la nature et cela dès la phase de son élaboration, à chaque étape du processus. Être associé ne signifie évidemment pas être informé que sa propriété est concernée sans avoir eu des échanges préalables à ce sujet. Cela implique que la France ne peut réputer son actuel plan de restauration de continuité écologique des cours d’eau comme valant réponse à ce règlement de restauration de nature, puisque de manière démontrable en justice, chaque propriétaire n’a pas participé de manière ouverte, transparente et inclusive à chaque étape du processus. 

Le monde européen des ouvrages et de leurs riverains doit se mobiliser à Bruxelles et Strasbourg

Pour la suite, nous évaluons avec nos conseillers juridiques l’opportunité de demander l’annulation partielle du texte s’il devait être promulgué en l’état, essentiellement dans ses dimensions floues et litigieuses de l’article 7. Cette démarche permettrait au juge, même s’il n’annule pas le texte, de clarifier dans quelles conditions une injonction à «suppression» d’obstacle est compatible avec le droit. 

En cas d'adoption définitive du règlement, nous demanderons au gouvernement français d'en respecter strictement les conditions d'application, notamment l'association systématique des propriétaires concernés à toutes les étapes d'élaboration ainsi que le respect des usages des ouvrages. 

Les mêmes causes produisant les mêmes effets, de nombreux pays européens devraient connaître les conflits sociaux et juridiques liés à la politique aberrante de suppression des ouvrages hydrauliques en pleine phase de changement climatique, de stress hydrique et de transition énergétique. Ce doit être l’occasion pour le mouvement des ouvrages de se structurer à échelle européenne et, surtout, de peser à Bruxelles et à Strasbourg afin d’exposer les réalités ignorées ou niées par certaines administrations et certains acteurs de l’écologie. 

Les prochaines échéances sont les nouvelles élections de 2024 au plan politique, et au plan juridique la révision déjà amorcée de la directive cadre européenne sur l'eau, qui arrive au terme de sa planification 2000-2027.

Nous devons dès à présent organiser la mise sous surveillance et si besoin sous pression de la direction générale environnement de la Commission européenne, afin de garantir une prise en compte complète des données de la science, et non plus une sélection d'analyses d'orientation naturaliste qui semblent voir dans un improbable retour à un état passé du vivant et des milieux la priorité environnementale de l'Europe au 21e siècle. En outre, ce naturalisme de vitrine sert souvent d'alibi à des logiques productivistes qui n'engagent pas une réflexion de fond sur la durabilité de nos sociétés, de leurs pratiques et de leurs milieux.

A lire pour comprendre les enjeux eau, connectivité et usages :

L'échec français de la continuité des rivières par destruction de seuils et barrages, une leçon pour l'Europe