Reconstitution d'un moulin à eau de l'époque romaine (Garcia-Leon et al 2021)

La recherche archéologique a démontré que les moulins à eau ont connu une forte expansion dans le monde romain, à partir de leur invention au Ier siècle avant notre ère. On a mis à jour en 2019 les deux premiers vestiges connus de la péninsule ibérique. Les chercheurs ont procédé à une reconstruction 3D virtuelle de ce site de mouture du grain à Caravaca de la Cruz (région de Murcie). L'énergie de l'eau est indissociable de l'histoire de l'Europe et de l'environnement de ses bassins versants depuis deux millénaires.

Extrait de Garcia-Leon et al, 2021, art cit.

Le mécanisme de la roue hydraulique verticale est décrit par l'architecte et ingénieur romain Vitruve entre les années 40 et 10 avant notre ère. Dans la seconde moitié du Ier siècle de notre ère, Pline l'Ancien a fait remarquer que les roues hydrauliques étaient utilisées dans une grande partie de l'Italie. Ces dernières années, des moulins à eau romains ont été découverts dans de nombreuses régions, contredisant l'idée ancienne qu'il aurait fallu attendre le début du Moyen Âge pour voir une expansion de ces systèmes énergétiques. Désormais, des moulins sont connus pour avoir existé dans tout le monde romain : au Proche-Orient (Israël, Caesarea Maritima), dans la péninsule italienne (moulins du Janicule, Aqua Traiana ; thermes de Caracalla ; S. Giovanni di Ruoti), dans le sud de la Gaule  (Barbegal ;  Matres-de-Veyre; Mesclans ; Laurons) et jusqu'en Angleterre (villa de Fullerton, Hampshire).

De toutes les roues hydrauliques verticales romaines trouvées à ce jour, aucune d'entre elles n'avait été découverte dans la péninsule ibérique, et ce jusqu'en 2019. Cette année-là, deux ont été mises à jour : le moulin objet de cette publication des chercheurs, à Caravaca de la Cruz (Murcie), et un autre moulin trouvé dans les environs de Jerez (Cadix), sur le site de La Corta, où a été excavé un complexe hydraulique de trois moulins avec trois roues hydrauliques, dont une d'époque romaine. Cette carence peut s'expliquer par la réutilisation et la modification ultérieures des moulins, ce qui a entraîné l'absence de vestiges de la période antique. C'est pourquoi cette découverte à Caravaca de la Cruz est si intéressante.

Extrait de Garcia-Leon et al, 2021, art cit.

Josefina García-León et ses collègues ont procédé à une reconstruction 3D de la configuration ancienne du site de Caravaca de la Cruz (images ci-dessus). Comme le décrivent les scientifiques : "Ce moulin à eau à roues verticales utilisait la force de l'eau pour moudre le grain. Deux canaux d'alimentation en eau presque parallèles datent de l'époque romaine, mais (...) un seul alimentait le complexe depuis une source connue sous le nom de Las Fuentes del Marqués, située au nord-ouest, à une distance approximative de 1,5 km et à 630 m d'altitude. Le débit moyen de cette source varie aujourd'hui de 350 à 500 l/s. Le canal romain atteint une hauteur de 608,84 m à son point d'arrivée, ce qui implique une pente de 21,59 m sur ces 1500 m. Ainsi, l'eau s'écoulait avec une pente de 1,4 % et s'écoulait dans un bâtiment contenant la roue hydraulique".

Référence : Garcia-León J et al (2021), Documentation and modelling of a hypothetical reconstruction of the first Roman watermill in Hispania, Virtual Archaeology Review, 12, 25, 114-123.

L'hydro-électricité est la plus populaire des énergies renouvelables en France!

En vue d'informer les candidats aux prochaines élections, le syndicat des énergies renouvelables (SER) a fait procéder à une enquête d'opinion sur plus de 3000 personnes en France. Il en ressort que les citoyens sont massivement acquis à la nécessité de faire de la question climatique une priorité publique (70%) et d'amplifier le développement des énergies renouvelables (87%). La palme de l'énergie la plus populaire revient à l'eau : l'hydro-électricité a une bonne image pour 90% des Français. Il est temps de stopper immédiatement la folie de la destruction des seuils et barrages hydrauliques pour engager au contraire leur équipement énergétique, qui bénéficie d'une approbation massive de la société. 

L’enquête IFOP/SER confirme les tendances révélées par les différentes études publiées récemment sur la préoccupation grandissante des Français concernant l’urgence climatique. Ainsi, sept Français sur dix considèrent que la lutte contre le réchauffement climatique doit constituer un enjeu prioritaire de la future élection présidentielle et six sur dix pensent que la transition énergétique ne va pas assez vite dans notre pays (27% considérant qu’elle va au bon rythme et 13% trop vite).

Pour accélérer la transition énergétique, les Français font aujourd’hui très majoritairement confiance aux énergies renouvelables. Elles font largement consensus comme solution utile pour lutter contre le réchauffement climatique, comme levier de création d’emplois dans les territoires et comme moyen de renforcer l’indépendance énergétique de la France. Toutes les sources d’énergie renouvelables testées bénéficient d’une bonne image. Mais la palme revient sans conteste à l'hydro-électricité de nouveau en tête du podium.

Cette enquête d'opinion confirme que la lutte contre les ouvrages hydrauliques et les contentieux trop souvent subis par les porteurs de projets hydro-électriques sont le fait d'une infime minorité de citoyens. Il est temps que la politique de l'eau et de l'énergie se mette en accord avec la réalité sociale, cesse la destructions des ouvrages de moulins et des barrages, engage l'équipement de l'ensemble de ce patrimoine pour mettre l'énergie de l'eau au service de la transition énergétique et du dynamisme des territoires. 

Source : Enquête IFOP/SER, Les Français et le énergies renouvelables, 2021  

Quatre ouvrages hydrauliques sur cinq ne produisent pas d'énergie, il faut sortir de cette aberration

Facture d'énergie en hausse, catastrophes climatiques en hausse, retards sur la décarbonation et la dépollution de notre économie... qu'attendent les décideurs pour déployer la transition énergétique à la bonne échelle? Aujourd'hui 80% des ouvrages hydrauliques en place sur les rivières ne produisent pas d'électricité alors qu'ils le pourraient. Ce qui ne va pas : trop de complexités et de procédures pour relancer les sites, pas de fiscalité bas-carbone avantageuse, pas de prévisibilité de l'engagement de l'Etat sur les projets. Cela doit changer. Vite, car l'horloge climatique tourne pendant que nous tergiversons. 

Relance des 50 000 moulins de France : c'est possible! (DR)

La conjonction de la reprise économique post-pandémie covid-19, de la taxe carbone sur les producteurs fossiles et des achats d'énergie pour préparer l'hiver aboutissent à une forte hausse des factures énergétiques en France et en Europe. 

Dans le même temps, après un été marqué par des inondations au Nord de l'Europe et des incendies au Sud, le GIEC a publié un rapport alertant sur les risques du changement climatique et sur le retard pris dans la transition énergétique bas-carbone.

Ces actualités témoignent de tendances de fond, à l'oeuvre depuis des décennies, et qui vont se poursuivre:

• la mondialisation et le développement des pays pauvres créent des pressions de demande sur les ressources, dont les ressources énergétiques fossiles,
• l'usage du charbon, du gaz et et du pétrole entraîne des émissions de polluants dangereux pour la santé mais surtout pour le climat, avec déjà 1,2 °C de réchauffement moyen sur le globe (davantage en France) et des prévisions de multiplication des événements climatiques extrêmes (sécheresses, crues, tempêtes). 

Dans ces conditions, l'intérêt des Français et des Européens est de garantir leur approvisionnement énergétique et de tout faire pour que cet approvisionnement ne soit pas d'origine fossile. C'est d'autant plus évident pour la France que nous n'avons presque pas de charbon, de gaz ou de pétrole en sous-sol, donc les importations d'hydrocarbures pèsent sur notre balance commerciale, à raison de plus de 30 milliards d'euros par an. Autant d'argent qui pourrait être plutôt dédié à développer des sources d'énergie sur le sol national.

La France a besoin d'un programme hydraulique relançant toutes les puissances disponibles sur les rivières

La France dispose d'un potentiel de croissance pour cinq sources d'énergie renouvelable : l'eau, le soleil, le vent, la biomasse et la géothermie. Nous nous intéressons pour notre part à l'eau (énergie hydraulique).

Aujourd'hui, la plupart des ouvrages hyrauliques en place ne produisent pas. La France dispose d'un formidable potentiel de dizaines de milliers de moulins et usines à eau, mais aussi d'autres sites qui disposent d'une chute et un débit exploitables : barrages de navigation, d'irrigation, d'eau potable, d'étangs et lacs, de loisirs. Seuls quelques milliers produisent de l'électricité et injectent sur le réseau, quelques autres milliers autoconsommant leur énergie. Mais dans la plupart des bassins versants, 80% des ouvrages sont orphelins de production. Notamment ce que l'on nommait jadis la "houille verte", l'hydro-électricité de plaine qui avait connu un fort développement au 19e siécle et au début du 20e siècle.

Le problème n'est pas technique, il est possible de produire de l'énergie dès le premier kW de puissance par des roues, des turbines, des vis ou des hydroliennes. Le problème est politique : les décideurs ont gelé l'hydraulique en France depuis 30 ans, ils n'ont pas pris la mesure de l'urgence climatique ni de la transition énergétique, ils ont trop souvent dispersé l'argent public dans des mesures sans queue ni tête et des programmes contradictoires. On trouve ainsi le moyen de détruire en France sur argent public des barrages alors même que l'énergie bas-carbone manque – et que l'eau manque aussi en été ou est trop abondante en hiver... 

Depuis des années, Hydrauxois et d'autres associations bénévoles travaillent à aider les relances d'ouvrages hydro-électriques chez des particuliers ou des petites collectivités rurales. Des MWh d'énergie propre ont ainsi pu être produits, contribuant à notre modeste mesure à la décarbonation du pays. Mais nous nous heurtons à un cadre défavorable et incertain pour les porteurs de projets. 

Trois dispositions urgentes sont nécessaires :

• mettre tous les services de l'Etat et des collectivités en phase avec la relance bas-carbone du pays, notamment supprimer les complexités et procédures dénuées de réalisme économique pour la relance des petits ouvrages hydrauliques,
• créer une fiscalité verte, avec taxation des productions polluantes importées et détaxation des productions nationales propres,
• produire un cadre réglementaire et législatif prévisible, durable, favorable au développement d'un marché adapté à la petite et moyenne hydro-électricité (turbinerie, vantellerie, électrotechnique, génie civil, etc.).

Nous demanderons aux candidats à l'élection présidentielle et aux élections législatives de s'engager sur ces points. L'heure n'est plus aux querelles sur des détails mesquins ni aux envolées sur des visions hors-sol, mais à la convergences des bonnes volontés sur les enjeux essentiels et concrets de notre avenir.

A lire notre dossier

Les moulins au service de la transition énergétique

Natacha Polony, Camille de Toledo, la Loire et les moulins

Signe des temps : les moulins se sont invités sur France Inter à une discussion sur les droits et les représentations politiques de la nature. 

Camille de Toledo (haut) Natacha Polony (bas) et les moulins du bassin de Loire (DR).

L'émission Le Grand Face-à-Face (18/09/2021) de France Inter a donné lieu a d'intéressantes discussions entre Natacha Polony et l'écrivain Camille de Toledo, à l’initiative de l’ouvrage Le fleuve qui voulait écrire (Les Liens qui Libèrent). Camille de Toledo est partisan d'une redéfinition juridique et politique des démocraties, visant à donner des droits à la nature et à des éléments naturels. En accordant le statut de sujet de droit à des espèces, des milieux, des écosystèmes, on institue de nouveaux rapports entre l'humain et le non-humain.

Cette position, inspirée notamment des travaux de Bruno Latour, n'est pas sans poser de nombreuses questions. Natacha Polony a soulevé des points problématiques à travers les exemples des moulins et des silures du bassin de la Loire. Les premiers, présents souvent depuis 1000 ans comme le rappelle la chroniqueuse, ont façonné la nature et créé à leur tour de nouveaux écosystèmes locaux. Les seconds, introduits depuis quelques décennies dans le bassin de la Loire, se sont acclimatés et font désormais partie des espèces peuplant le fleuve. 

Dès lors, qui définit les contours de ce qu'est la nature, de ce qu'elle devrait être, de la manière dont elle doit être protégée en droit et représentée en politique? Qui dira que tel écosystème, telle espèce, n'est pas en situation de "naturalité", qu'il faudrait éventuellement les détruire ou les interdire? 

Hélas, les réponses de Camille de Toledo ont été assez généralistes et évasives... Voire inquiétantes quand un autre chroniqueur (Ali Baddou) soulignait que le livre de l'écrivain suggère des hypothèses de mandat impératif et non représentatif, c'est-à-dire des positions prises au nom de la nature qui seraient au-delà de toute discussion et de tout compromis propres à la démocratie parlementaire.

Ces discussions sont certes fort théoriques par rapport aux réalités immédiates du changement climatique, de la pression humaine sur les ressources rares, des pollutions durables des milieux. Mais, comme notre association l'a souligné à de nombreuses reprises (voir quelques références ci-dessous), ces questions sont importantes pour le débat public : elles engagent le sens que l'on donne à l'écologie et, plus largement, la reconnaissance de la pluralité des représentations que l'on se fait de la nature. 

Si les ouvrages de moulins sont devenus (eux aussi) une sorte de sujet "non-humain" du débat politique et juridique, c'est qu'ils ont été le lieu d'une confrontation inédite entre les tenants d'une naturalité "sauvage" jugeant toute altération humaine d'un milieu biophysique comme une anomalie à faire disparaître et les tenants d'une nature en évolution permanente où les influences humaines sont des héritages au même titre que d'autres. 

Les oppositions ne sont pas forcément tranchées, car précisément une démocratie intégrant les questions écologiques est capable de compromis. Mais à partir du moment où l'on acte que la nature terrestre est devenue une réalité hybride entre la dynamique de ses éléments biophysiques antérieurs à notre espèce et la dynamique de l'expérience humaine depuis des millénaires, il faudra bien clarifier les références au nom desquelles on prétend changer le droit et la politique pour y instituer de nouveaux sujets.

A lire sur ce thème

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Les petits ouvrages hydrauliques n'entravent pas la continuité sédimentaire (Colm et al 2021)

Les seuils, déversoirs, chaussées et autres petits ouvrages de rivières affectent-ils le transport des sédiments? Pas vraiment, répond une nouvelle étude de chercheurs européens ayant mesuré le transport réel des matériaux grossiers du lit de la rivière au-dessus d'un ouvrage à différents débits. Ce travail confirme d'autres analyses qui invalident l'idée d'une discontinuité sédimentaire notable liée aux petits barrages. Les scientifiques confirment ainsi ce que disaient les riverains de longue date : les sédiments de toute taille se retrouvent à l'amont comme à l'aval des ouvrages de moulins, étangs et autres sites modestes, les crues les plus importantes donnant lieu à des déplacements de matériaux grossiers au-dessus des crêtes, ou par voie latérale parfois. Dommage qu'en la matière, la France et l'Europe prennent des règlementations avant, et non après, le travail complet des scientifiques...

Casserly M. Colm et ses collègues ont étudié un déversoir situé sur une section de la rivière Boro, un cours d'eau de troisième ordre de Strahler à lit grossier, affluent de la rivière Slaney, dans le sud-est de l'Irlande. S'élevant au pied de la montagne Blackstairs dans le comté de Wexford, le Boro draine une superficie de 8,2 km2 au niveau du déversoir d'étude. L'ouvrage a une hauteur de 1,3 m, cf photo ci-dessus.

Voici le résumé de travaux exposant la méthodologie et les principales conclusions :

"Le transport de sédiments grossiers dans les systèmes fluviaux joue un rôle important dans la détermination de l'habitat physique dans les cours d'eau, du potentiel de frai et de la structure de la communauté benthique. Cependant, malgré plus d'une décennie de pression en Europe pour rétablir la continuité des cours d'eau en vertu de la directive-cadre sur l'eau (DCE), il y a eu relativement peu d'études empiriques sur la façon dont les structures au fil de l'eau de basse chute (les déversoirs) perturbent le processus et dynamique du transport de charriage. 

Dans cette étude, nous présentons une enquête sur la façon dont les sédiments grossiers sont transférés à travers un barrage à basse chute via la surveillance en temps réel du transport de charriage sur un déversoir dans le sud-est de l'Irlande. Les valeurs de débit critiques pour l'entraînement des particules sur la structure ont été dérivées de l'utilisation novatrice d'une antenne RFID fixe, associée à un enregistrement continu des niveaux d'eau et des sédiments capturés en aval à l'aide de pièges à sédiments de type fosse. L'antenne RFID fixe a été installée le long d'une crête de déversoir en utilisant à la fois des configurations "dessous" et "dessus" comme moyen de détecter le moment où les traceurs de charriage se sont déplacés au-dessus de la crête du barrage. 

Les résultats montrent que 10 % des traceurs déployés en amont ont été détectés passant par-dessus le seuil, tandis que 15 % supplémentaires non détectés ont été récupérés en aval. ces résultats indiquent que des matériaux de charriage en amont  aussi gros que le D70 (90 mm) peuvent se déplacer sur la structure lors de crues peu fréquentes. Cependant, des recherches approfondies de la zone ensemencée en amont du barrage suggèrent également que jusqu'à 43 % du nombre total peuvent être passés en aval, ce qui indique que les traceurs se sont déplacés sur le déversoir après que l'antenne a été endommagée lors d'un événement de fort débit, ou ont été manqué en raison de la vitesse des particules ou de la collision du signal. De plus, 30 des traceurs restés en amont se sont avérés soit avoir été enfouis en raison de l'afflux ultérieur de sédiments entrant dans le réservoir, soit avoir été remobilisés à travers le matériau de surface. Les valeurs de débit critiques indiquent des modèles de transport sélectifs par taille ainsi qu'une forte corrélation entre le débit de pointe de l'événement et la charge de fond totale capturée en aval. 

Ces résultats fournissent davantage de preuves que les structures à faible chute peuvent éventuellement adopter une morphologie qui permet le stockage intermittent et l'exportation ultérieure de la charge de fond d'un chenal en aval, comme l'ont supposé d'autres auteurs. Sur la base de ces résultats et de ceux d'autres études de terrain récentes, nous présentons un ensemble de modèles schématiques possibles qui offrent une base pour comprendre les façons uniques dont les barrages de basse chute peuvent continuer à perturber le transport des sédiments longtemps après avoir atteint leur capacité de stockage fonctionnelle. Les limites de l'utilisation d'une antenne RFID stationnaire et les recommandations possibles pour de futures études sont discutées."

Ce graphique montre la relation observée entre le diamètre des sédiments (abscisses) et le débit critique de transport pour passer au-dessus du seuil (ordonnées).

Discussion

Des études récentes ont fourni des preuves directes que les ouvrages à faible chute n'agissent pas comme des barrières complètes au transport de sédiments grossiers, des fractions granulométriques jusqu'à la médiane pouvant être transportées en aval (Casserly et al 2020; Peeters et al 2020; Magilligan et al 2021). Il y a donc eu, en ce domaine comme en bien d'autres, un abus de certains gestionnaires des rivières ayant prétendu que les ouvrages présentaient de graves problèmes pour l'équilibre sédimentaire des rivières. 

La continuité sédimentaire peut être un sujet pour des fleuves fragmentés par de grands barrages infranchissables et à forts volumes de réservoir, mais ce n'en est pas un pour les moulins, étangs, plans d'eau et autres ouvrages modestes. Dans ce dernier cas, les périodes de haut débit conservent au cours de l'année une capacité de transport sédimentaire vers l'aval. Il faut donc cesser d'inventer des problèmes là où ils sont inexistants.

Référence : Colm M.  et al (2021), Coarse sediment dynamics and low-head dams: Monitoring instantaneous bedload transport using a stationary RFID antenna, Journal of Environmental Management, 300, 113671