La recherche confirme le fort potentiel de la petite hydro-électricité en Europe (Quaranta et al 2022)

Le potentiel de développement de la petite hydro-électricité au fil de l’eau en Europe correspond à une production de 79 à 1710 TWh par an, montre une équipe de chercheurs. La valeur haute est considérable, trois fois la production électrique de la France. Cette énorme fourchette tient presque entièrement aux règlementations administratives : si celles-ci cessent de réprimer l’hydro-électricité, les rivières peuvent délivrer tout leur potentiel pour contribuer à atteindre l’objectif de zéro carbone net en 2050. Chacun doit exposer aux décideurs publics l’urgence de mettre les administrations au service de la transition énergétique, ce qui n’est pas le cas sur toutes les rivières françaises, loin s'en faut. Les agences de l’eau et les syndicats de bassin se désintéressent le plus souvent de  l’énergie des rivières, alors que c’est un des enjeux de l'eau depuis deux millénaires et que des dizaines de milliers de sites équipables existent. Pire, ils combattent dans certains cas des projets énergétiques et détruisent même le potentiel de production, alors que la loi a spécifié en 2019 que la petite hydro-électricité devait être désormais mobilisée pour l’urgence climatique. Informez urgemment vos parlementaires de ces données en vue de la prochaine loi énergie qui sera discutée à l'assemblée, et exigez que l’administration de l’eau change immédiatement sa politique néfaste.

L'hydroélectricité est la plus principale source d'énergie renouvelable utilisée dans le monde, représentant 1 330 GW de puissance installée mondiale. La grande hydroélectricité (> 10 MW) contribue également à une meilleure gestion de l'eau (par exemple, le contrôle des inondations), fournit une capacité de stockage, soutient la diffusion de sources d'énergie renouvelables intermittentes (par exemple, éolien et solaire) et offre de la flexibilité au réseau électrique. La petite hydroélectricité (< 10 MW) peut également contribuer au développement local, à la production d'énergie décentralisée et aux opportunités dans les zones reculées. On estime que la capacité installée mondiale de la petite hydroélectricité est de 75 GW, avec 173 GW de potentiel inexploité. La petite hydroélectricité au fil de l'eau représente plus de 75 % des 3 700 centrales hydroélectriques prévues ou en construction dans le monde, en particulier en Europe, leader en ce domaine.

Cinq chercheurs européens (Emanuele Quaranta, Katalin Bódis, Egidijus Kasiulis, Aonghus McNabola, Alberto Pistocchi) ont analysé le potentiel de développement de la petite hydro-électricité en Europe. Leur point était surtout de comparer le potentiel théorique que nous pourrions produire avec le potentiel réduit en cas de régulation environnementale interdisant d'exploiter. C'est-à-dire mesurer le poids de normes écologiques sur la production énergétique des cours d'eau.

Voici le résumé de leur étude :

"Les petites centrales hydroélectriques (puissance installée inférieure à 10 MW) sont généralement considérées comme moins impactantes que les grandes centrales, ce qui a stimulé leur propagation rapide, avec un potentiel de développement qui n'est pas encore épuisé. Cependant, comme ils peuvent avoir des impacts sur l'environnement, en particulier dans le cas d'installations en cascade, il est nécessaire de les exploiter de manière plus durable, par ex. en tenant compte des besoins des écosystèmes et en développant des technologies à faible impact. 

Dans cet article, une évaluation a été menée pour estimer comment le débit environnemental et la densité spatiale des installations affectent le potentiel de la petite hydroélectricité (en tenant compte des systèmes au fil de l'eau comme type de dérivation) dans l'Union européenne. Le potentiel de diversion pour centrale hydro-électrique est de 79 TWh/an sous les contraintes environnementales les plus strictes considérées, et de 1 710 TWh/an sous les contraintes les plus relâchées. 

Le potentiel des microtechnologies à faible impact (< 100 kW) a également été évalué, montrant que le potentiel économique des hydroliennes en rivière est de 1,2 TWh/an, celui des roues hydrauliques dans les anciens moulins est de 1,6 TWh/an, et le potentiel hydroélectrique des réseaux d'eau et d'assainissement est de 3,1 TWh/an, pour un coût d'investissement moyen de 5 000 €/kW. »

Les auteurs soulignent en particulier que notre capacité à développer cette source dépend du choix fait dans la gestion des rivières : « Les contraintes environnementales affectent le potentiel hydroélectrique au fil de l’eau à grande échelle, de 79 TWh/an à 1 710 TWh/an. Cette grande variation indique que le potentiel de la petite hydroélectricité dépend strictement des objectifs de protection de l'environnement fixés dans l'autorisation des centrales."

Il est à noter que pour l'équipement des moulins existants, les auteurs ont calculé selon l'option de la roue horizontale, en raison "de son acceptation sociale et de sa durabilité environnementale". Mais beaucoup de moulins ont été équipés de turbines au 19e siècle et au 20e siècle, cet équipement ayant une meilleure plage d'utilisation et un meilleur rendement. 

Discussion

Une précédente recherche européenne avait analysé plus en détail le potentiel spécifique de relance des moulins à eau les plus faciles à équiper (Punys et al 2019). Ce nouveau travail confirme qu’il existe un fort potentiel de contribution de la petite hydro-électricité à l’objectif européen zéro carbone 2050. Il est notable que la principale variable est non pas la disponibilité des sites, mais la décision d’accepter ou non l’hydro-électricité dans la gestion écologique, sociale et économique des bassins versants. Nous appelons donc les décideurs à faire les bons choix. Aujourd’hui, la prévention du réchauffement climatique et l’indépendance énergétique européenne sont considérées comme des causes d’intérêt public majeur, mais ce n’est pas inscrit explicitement comme tel dans le droit français et européen. Il existe donc des conflits de normes climatiques (baisse du carbone) et écologiques (conservation de milieux), ce qui tend à geler les initiatives, paralyser les investissements et ralentir la transition.

En France, nous observons une situation assez catastrophique en terme de mobilisation de la petite hydro-électricité: les gestionnaires publics en charge des bassins versants (agence de l’eau, syndicat de bassin) n’ont généralement pas de culture énergétique et ne prévoient pas dans leurs schémas de planification l’incitation forte à l’équipement des sites existants. Pire encore, des politiques sont parfois menées pour contrarier cet équipement, l'assortir d'exigences non subventionnées et disproportionnées qui représentent 10 à 20 ans de revenus de la production électrique, voire détruire purement et simplement les ouvrages. Cette politique à contre-emploi doit cesser. 

Nos lecteurs doivent prendre ces données et informer leurs parlementaires, qui votent notamment le budget des agences de l’eau et qui prépare une loi énergie pour la rentrée de septembre 2022. Rappelons que la loi française a déjà précisé en 2019 que la petite hydro-électricité doit être mobilisée face à l’urgence écologique. La crise énergétique consécutive à la guerre en Europe n’a fait qu’accentuer cette urgence, en y ajoutant la nécessité de retrouver notre souveraineté, donc d’exploiter toutes nos ressources locales d’énergie. Il est peu acceptable que l’administration bloque encore ce choix démocratique, nuise à la réponse à l’urgence climatique et énergétique, complexifie et renchérisse ce qui pourrait être relativement simple et rapide. 

Référence : Quaranta E et al (2022), Is there a residual and hidden potential for small and micro hydropower in Europe? A screening‑level regional assessment, Water Resources Management,  36, 1745–1762

L'eau est une ressource critique, il faut la retenir pour la société et le vivant

Près de 90% de l'eau renouvelable en France repart à la mer. Les humains n'utilisent qu'une fraction de cette eau, de l'ordre de 3%. Les dernières observations font état d'une baisse de précipitation après le début des années 2000, mais centrée sur certaines régions en stress. L'eau étant une ressource critique comme l'énergie, nous devons développer des solutions pour ralentir et retenir son écoulement vers la mer, faire en sorte que davantage d'eau reste disponible pour la société et le vivant. Certains options s'inspirent des progrès de nos observations et compréhensions écologiques ("solutions fondées sur la nature"). D'autres sont des solutions techniques et inspirées de l'expérience humaine. Aucun dogme en la matière n'est acceptable, vu la gravité de l'enjeu de l'eau que nous rappellent les sécheresses comme les crues. Une chose est certaine : la politique actuelle de suppressions des ouvrages de retenues et canaux, avec incision des lits et accélération des écoulements, est une vision catastrophique, à contre-emploi des besoins de la France pour le 21e siècle. Cela doit cesser immédiatement, comme l'a exigé la loi Climat et résilience de 2021 demandant d'arrêter les destructions d'ouvrages et assèchements de leurs milieux. 

L'eau est un cycle : elle tombe du ciel sous forme de précipitation, s'infiltre au sol ou ruisselle, s'écoule vers la mer par les cours d'eau, s'évapore, revient sous la forme de nuages qui créent les précipitations et relancent le cycle à nouveau. 

Les quantités concernées en France (métropole)

Dans les années 2000, le cycle de l'eau en France métropolitaine concerne environ un volume 500 milliards de m3.

Selon le site eaufrance, le cycle de l'eau en France métropolitaine engage : 

- 503 milliards de m³ d'eau apportés par la pluie et la neige ; 

- l'évaporation de 314 milliards de m³ (60%) ; 

- l'arrivée de 11 milliards de m³ en provenance des pays voisins. 

Le volume annuel total des eaux renouvelables est donc de 200 milliards de m³ dont : 

- 80 milliards de m³ ruissellent ; 

- 120 milliards de m³ s'infiltrent. 

Dans ce volume annuel total des eaux renouvelables : 

- 6 milliards de m³ sont consommés ou s'évaporent ; 

- 18 milliards de m³ sortent du territoire ; 

- 176 milliards de m³ s'écoulent vers la mer.

Ces chiffres montrent que :

- la consommation humaine (6 milliards m³) n'est que fraction de 3% de l'eau renouvelable totale (200 milliards m³)

- l'enjeu pour la société, l'économie et l'environnement concerne essentiellement les 176 milliards de m³ qui aujourd'hui repartent à la mer.

Une étude montre une baisse des précipitations depuis le début des années 2000

Le changement climatique va affecter le cycle de l'eau, car il change la température, l'évaporation, la circulation couplée de l'océan et de l'atmosphère et le régime zonal de précipitations (la quantité moyenne de pluie sur une région du globe). 

Cette évolution hydroclimatique est dure à simuler, mais les modèles suggèrent que la France pourrait connaître davantage de précipitations dans certains zones, moins dans d'autres déjà sèches au Sud. Des événements extrêmes de type longues sécheresses et canicules vont devenir plus fréquents, donc renforcer les tensions sur quelques mois à quelques années. Nous aurons peut-être jusqu'à une à deux décennies sèches. Il peut aussi y avoir, à l'inverse, des précipitations extrêmes qui vont aggraver le risque de crues et inondations. Il est donc très difficile d'anticiper : il faut des capacités de gestion du manque comme de l'excès d'eau.

Une récente analyse du ministère de l'écologie en France montre qu'il pleut de moins en moins en France. Les précipitations ont baissé de 6 % en moyenne à partir de 2002. Une évolution amplifiée par une hausse de l'évapotranspiration de 3 % à partir de 1999. En revanche, le volume des eaux qui entrent en France par les fleuves et les rivières a peu varié.

Toutefois, les régions ne s'assèchent pas toutes, comme le montre cette carte. Des zones n'ont pas de tendance claire, voire une hausse de l'eau renouvelable. D'autres une baisse, surtout le Sud-Ouest.

Aucun dogme ne doit entraver les politiques publiques... surtout pas celui de l'assèchement des retenues et canaux!

Face au risque font peser les sécheresses comme les crues, et du fait de la dimension critique de l'eau pour toute société, cette ressource doit être gérée avec la plus grande attention. Aujourd'hui, aucun dogme ne doit s'opposer à la maîtrise territoriale de l'eau. Comme nous l'avons vu, près de 90% de l'eau repart à la mer, alors que nous avons besoin qu'elle reste davantage présente dans les sols, les aquifères, les nappes, les retenues, la végétation locale. En particulier dans les saisons d'excès de pluies où les milieux peuvent se gorger d'eau.

Il existe des solutions fondées sur la nature et des solutions fondées sur la technique. On ne doit pas les opposer comme certains le font de manière stérile et polémique – nous pensons ici à ceux qui s'opposent par principe aux ouvrages hydrauliques humains.

Ces solutions ont en commun de retenir l'écoulement de l'eau (pour qu'elle ne reparte pas très vite à la mer) mais en évitant aussi des engorgements locaux provoquant inondations et dommages. 

Dans les solutions fondées sur la nature : désimperméabilisation des sols pour éviter le ruissellement qui ne nourrit pas les couches profondes du sol et les nappes, végétalisation qui rétablit le cycle local d'évapotranspiration (haies, bosquets, ripisylve etc.) et le stockage autour des systèmes racinaires, orientation des crues vers des champs d'expansion dédiés à cette fin (continuité latérale maîtrisée, zones humides), recréation d'annexes et bras morts de cours d'eau qui ont souvent été comblés

Dans les solutions fondées sur la technique : maintien des ouvrages des cours d'eau avec bonne gestion des retenues et des canaux, création de nouvelles retenues (connectées ou déconnectées du lit mineur) à bonne conception écologique (milieu lentique accueillant pour le vivant tout en ayant des usages fonctionnels), amélioration de l'épuration des eaux usées et ré-injection dans des nappes (stockage souterrain à moindre évaporation) ou pour des usages agricoles.

Pour ce qui concerne le mouvement des ouvrages hydrauliques, la première urgence est de stopper sans regret la politique publique aberrante de destruction des seuils, chaussées, barrages et canaux. Ce choix est catastrophique en période de réchauffement climatique car il mène à l'incision des lits, à l'accélération des écoulements, à la baisse des lames d'eau, à la disparition des retenues, à l'assèchement des canaux latéraux et à la perte d'outils locaux de gestion, c'est-à-dire exactement le contraire de l'objectif que nous devons avoir. Il est indispensable de continuer à informer les parlementaires à ce sujet, pour exiger que l'administration implémente la nouvelle politique de continuité écologique non destructrice. 

L'administration veut continuer à casser les ouvrages en rivière et résiste à l'application de la loi

On s'en doutait : les casseurs d'ouvrages hydrauliques persistent à refuser l'évolution de la loi. Dans une table ronde au Sénat, il a été prétendu que la loi Climat de 2021 empêche toute destruction d'ouvrage. Ce qui est faux : cette destruction est toujours possible en cas d'abandon volontaire du droit d'eau et donc de l'ouvrage par son propriétaire, sans rapport avec la continuité écologique. En revanche, la loi contredit l'idéologie d'un certain nombre de fonctionnaires militants qui refusent de reconnaître les intérêts nombreux des ouvrages hydrauliques. Leur seul programme réel, depuis le début, a été le retour à la rivière sauvage par exclusion maximale de la présence humaine. Pour cela, le harcèlement des propriétaires et riverains en les menaçant de chantiers ruineux sans aucune aide publique, cette dernière étant réservée aux casseurs. Mais justement, les plus hautes instances judiciaires et parlementaires du pays ont signifié sans l'ombre d'un doute que cette idéologie de négation des dimensions humaines, sociales, économiques, patrimoniales de la rivière n'est pas la politique publique de l'eau en France. Il serait temps pour ces fonctionnaires militants de se soumettre ou de se démettre... Et pour leurs collègues, d'appliquer simplement la loi, ce qui permettra d'avancer enfin sur la continuité écologique, mais aussi sur les autres enjeux du pays liés à ces ouvrages.

Le magazine en ligne Actu Environnement publie un article sur les difficultés de la continuité écologique des rivières suite à la loi Climat de 2021. Comme l'écrit le journal, "son article 49 a supprimé l'aide des agences de l'eau pour l'effacement des seuils installés sur les rivières et a précisé que l'usage actuel ou potentiel des ouvrages ne peut être remis en cause, notamment aux fins de production d'énergie. Deux évolutions qui semblent aujourd'hui poser des problèmes aux agents de l'État chargés de faire appliquer la loi".

Il est ainsi affirmé par Pierre Dubreuil, directeur général de l'Office français de la biodiversité, : "Ce que nous constatons, c'est que plusieurs projets sont en attente, voire bloqués, en application de l'article 49 de la loi Climat et résilience : les propriétaires, qu'ils soient privés ou des collectivités, envisageaient un effacement qui n'est plus possible".

Ce point est faux au plan du droit. Il revient normalement aux services juridiques du ministère de l'écologie de produire une circulaire d'application de la loi (pas à une personne en charge de la biodiversité de donner un avis mal informé...). Mais voilà : les hauts fonctionnaires du ministère de l'écologie ne veulent pas admettre l'évolution légale choisie par les parlementaires et font de la résistance interne dans l'appareil d'Etat... alors qu'ils n'ont jamais été élus, rappelons-le. C'est ce genre de problèmes qui exaspère beaucoup et à juste titre les citoyens de notre démocratie. 

Ce que permet le droit

Tout ouvrage hydraulique sur une rivière est l'objet d'une autorisation, soit sous la forme tacite d'un droit d'eau fondé en titre (le fait que l'ouvrage existe avant 1790 pour un moulin ou avant 1829 pour un étang), soit sous la forme explicite d'un arrêté préfectoral de règlement d'eau précisant les conditions d'existence et d'usage de l'ouvrage.  

Un propriétaire (privé, communal, public) d'ouvrage hydraulique peut parfaitement s'il le désire engager une procédure d'abandon de droit d'eau, et donc de l'ouvrage. En ce cas, le préfet constate cet abandon et produit un arrêté préfectoral d'annulation de l'autorisation. Cette procédure n'a rien à voir avec la continuité écologique, donc elle ne relève pas de l'article 49 de la loi Climat de 2021 ni de l'article L 214-17 code de l'environnement que cette loi a modifié. En ce cas en effet, le propriétaire a obligation de remettre le site dans une situation de gestion équilibrée et durable conforme aux attendus de l'article L 211-1 code de l'environnement. C'est logique : vous abandonnez un bâti qui était lié à un usage, on vous demande de remettre les choses en l'état (si ce bâti est situé sur une rivière ayant d'autres usages pour des tiers ou s'il pose des problèmes).

Notre association n'est évidemment pas favorable à cet abandon des ouvrages par leurs propriétaires, car nous avons montré que ceux-ci ont des effets positifs multiples qui l'emportent sur des effets négatifs concernant certaines espèces spécialisées. Cela étant dit, nul ne peut être contraint de gérer un bien dont il ne veut plus. Si personne ne veut assumer cette gestion de l'ouvrage, alors sa disparition peut être envisagée. Mais au terme de cette démarche volontaire et réfléchie, après avoir vérifié qu'il n'existe pas d'autres options, en prenant soin que le chantier ne nuise pas aux enjeux locaux du vivant, de l'eau, de la santé et de la sécurité comme aux enjeux d'intérêt général du pays. 

L'idéologie de la casse doit être chassée des administrations de l'eau

En vérité, un certain nombre de fonctionnaires militants de la casse des ouvrages hydrauliques au nom du retour à la nature sauvage, travaillent à l'OFB, aux DREAL de bassin, aux agences de l'eau, dans des syndicats de rivière, ont toujours comme programme de pousser les citoyens à détruire le maximum de sites par le chantage financier et règlementaire. Cela alors que pour assurer la fameuse continuité écologique, il existe en réalité des solutions non destructrices des ouvrages, conservant leurs atouts conformes à l'intérêt général. 

Les parlementaires, le conseil constitutionnel, le conseil d'Etat : toutes les plus hautes instances ont réaffirmé à diverses reprises depuis 10 ans que la politique publique de la France n'est pas de sacrifier l'humain à une "naturalité" des rivières, mais plutôt de concilier des fonctions naturelles des cours d'eau avec des usages par ailleurs utiles et appréciés, comme ceux des ouvrages hydrauliques. Rappelons ainsi que le conseil constitutionnel a reconnu que le patrimoine hydraulique et l'énergie hydraulique sont d'intérêt général, conforme à la charte de l'environnement. Et que le conseil d'Etat a lui aussi refusé de valider l'idéologie extrémiste réduisant les ouvrages à des impacts à faire disparaître.

Le mouvement des ouvrages hydrauliques doit informer les parlementaires de ces manoeuvres dilatoires qui tentent d'imposer à nouveau une certaine vision intégriste et agressive de la nature sauvage en liquidant le maximum du patrimoine hydraulique français et ses usages avérés (production d'énergie ou production alimentaire, agrément des riverains, effets bénéfiques en crues et sécheresses, création de nouveaux écosystèmes et écotones, etc.). 

A retenir :

• la destruction des ouvrages n'est plus la solution d'intérêt général pour assurer la continuité des rivières au droit des moulins, étangs, forges, plans d'eau et autres sites de notre patrimoine, elle ne doit donc plus être promue par les administrations en charge d'appliquer en particulier ces dispositions de continuité écologique,
• un propriétaire qui abandonne son droit d'eau et ne gère plus l'ouvrage ouvre néanmoins la possibilité de détruire celui-ci puisqu'il n'est plus objet d'entretien et exploitation, ni d'une autorisation conforme,
• les administrations de l'eau et de la biodiversité doivent cesser de couper les cheveux en quatre pour essayer de préserver une idéologie de la rivière sauvage au lieu d'appliquer simplement la loi qui ne reconnaît pas cette rivière sauvage comme objectif d'intérêt général, 
• elles doivent en particulier financer publiquement les nombreuses solutions non destructrices de continuité écologique (ouvertures de vanne, passes à poisson, rampes rustiques, rivières de contournement, etc.) tout en incitant par ailleurs les propriétaires à mobiliser ces ouvrages utiles pour la transition énergétique, la gestion de la biodiversité, l'attractivité des territoires et l'adaptation au changement climatique.

Les truites affectent les populations de chabots qu'un ouvrage protège (Bonacina et al 2022)

Des chercheurs italiens profitent du fait que la rivière alpine Nossana est séparée par un ouvrage infranchissable pour analyser les populations d'une espèce protégée de poisson, le chabot commun, à l'amont et à l'aval du barrage. Ils trouvent qu'en l'absence d'autres impacts environnementaux notables, ce sont les truites, abondantes à l'aval du barrage, qui font varier à la baisse la population de chabot et la taille des adultes de cette espèce, alors que le chabot se porte mieux dans la zone amont où les salmonidés sont absents. Cette étude rappelle que le vivant varie à toutes les échelles d'espace. Et que les situations de rivières barrées créent des gagnants et des perdants. La réalité des cours d'eau est un peu plus complexe que les visions simplistes de certains de leurs gestionnaires...

Chabot commun, Hans Hillewaert, CCA-SA 4.0 

Le chabot est une espèce de poisson d'eaux vives et bien oxygénées, en tête de bassin, dont la couleur et la texture caractéristiques des écailles lui permettent de se dissimuler sur fonds de pierres et graviers. L'espèce est répandue en Europe mais elle est menacée de régressions locales et à ce titre protégée. 

Luca Bonacina, Sergio Canobbio et Riccardo Fornaroli ont étudié le poids de la truite commune dans la prédation du chabot, en utilisant un contexte particulier : la rivière alpine Nossana, dans la province de Bergame, d'un bassin versant de 80 km2. L'intérêt de cette rivière est qu'elle est barrée par un ouvrage infranchissable (7 m). L'amont proche des sources est libre de truite alors que l'aval proche de la confluence est l'objet de lâchers de ces salmonidés à fin de peuplement et de loisir pêche.

Voici le résumé de leur travail : 

"Le chabot Cottus gobio est un poisson de petite taille dont l'aire de répartition s'étend sur la majeure partie du continent européen, et il est inscrit à l'annexe II de la directive «Habitat» de l'UE pour son grand intérêt pour la conservation. Au cours des dernières décennies, les populations de chabot ont subi un déclin local. Parmi les facteurs qui les affectent négativement, les principales menaces sont la pollution, la détérioration de l'habitat et l'introduction massive de salmonidés. Cette étude vise à mieux comprendre de quelle manière la présence de la truite Salmo (trutta) trutta affecte les populations de Cottus gobio. L'enquête a été menée dans deux tronçons d'un ruisseau situé dans les Alpes orobiques (Italie). Le tronçon en aval abrite un assemblage de poissons constitué à la fois de chabot et de truite fario, tandis que dans le tronçon en amont, seul le chabot est présent. Une barrière infranchissable isole la population amont de C. gobio de la truite, alors que les conditions environnementales des deux tronçons se sont révélées tout à fait comparables. Nous avons évalué la structure de la population, la préférence d'habitat et la forme corporelle des populations de chabot dans les deux tronçons : les résultats indiquent que la présence de truite diminue le nombre d'adultes de chabot, réduit la taille corporelle moyenne des adultes et induit une occupation sous-optimale de l'habitat du chabot. Cependant, les deux populations de C. gobio ont montré une population bien structurée et de bons indices de performance, de sorte que la truite ne semble pas être une menace pour la survie de la population."

Les auteurs concluent cependant leur étude : "Les informations recueillies dans la présente étude ont montré l'impact réel de la présence de truites sur les populations de chabot et ont confirmé que la gestion et la réglementation des introductions de salmonidés dans les cours d'eau sont nécessaires pour protéger l'espèce indigène C. gobio."

Discussion

Nous commentons cette recherche pour illustrer les méthodes courantes en écologie des rivières, consistant souvent à analyser si des populations d'espèces ou de communautés d'espèces montrent des variations locales. Il est aisé de trouver un "impact" dès lors qu'on isole une variation d'un trait ou de plusieurs traits d'une population. Ici, on notera que la présence d'un ouvrage permet de comparer des milieux amont/aval et de montrer que les dynamiques des populations y divergent, avec des gagnants et des perdants à chaque fois. On notera aussi que les pratiques de pêche de loisir, dont l'introduction de salmonidés, ont une influence sur les compositions biotiques : ce point est peu étudié et débattu en France, alors que l'influence de ces pratiques peut être plus marquée que celle des ouvrages hydrauliques (voir par exemple Haidovgl et al 2015, Prunier et al 2018). 

De notre point de vue, les politiques publiques des rivières doivent prendre un peu de recul lorsqu'elles cherchent à s'inspirer de tels travaux : 

• d'une part, on voit mal comment ces politiques pourraient prétendre gérer la totalité des facteurs qui font varier la totalité du vivant, et anticiper toutes les conséquences de certains choix (comme la destruction d'ouvrages de rivière, qui modifie aussi la circulation des espèces exotiques, invasives, d'élevage, cf par exemple Vera et al 2018, Robinson et al 2019) ; 
• d'autre part, la variation locale permanente de ce vivant doit amener à se demander ce que l'on cherche au juste à optimiser dans une rivière, et dans quel intérêt général on le fait. 

Car enfin, les inventaires naturalistes de ces rivières passionnent sans doute les biologistes, taxonomistes ou ichtyologues, mais ils ne suffisent pas vraiment à définir leurs modalités d'appropriation par les sociétés. 

Référence : Bonacina L et al (2022), Influence of the Salmo (trutta) trutta on the population structure, the growth, and the habitat preference of a Cottus gobio population, River Research & Applications, doi: 10.1002/rra.4018

Analyser le seuil en rivière comme créateur d'un écotone de retenue (Donati et al 2022)

Quatre universitaires français proposent, à partir de leur propres travaux d'observation et d'une revue bibliographique de la littérature scientifique, un changement de théorie sur l'approche des seuils en rivière : loin de pouvoir être réduits à des "anomalies" sans valeur propre, ces ouvrages hydrauliques et leur retenue sont des écotones, c'est-à-dire des milieux à gradients environnementaux faisant émerger des propriétés physiques, chimiques et biologiques dignes d'intérêt. Les chercheurs soulignent que très peu d'études sont réellement faites de ces milieux de retenue avec ouvrages, alors que de nombreux indicateurs suggèrent qu'ils sont intégrés de longue date dans le paysage fluviatile et qu'ils peuvent servir à gérer de manière intéressante l'eau des bassins versants. Une étude à faire lire de toute urgence aux instances publiques en charge de l'eau qui n'ont pas été capables depuis 10 ans de financer un programme sérieux de recherche sur les centaines de milliers de retenues, plans d'eau, étangs que compte le réseau hydrographique français. 

En écologie, un écotone se définit comme un milieu de transition, une discontinuité marquée par un gradient environnemental où les conditions abiotiques (physiques, chimiques) et biotiques (vivant) changent plus ou moins soudainement. Parmi les exemples très connus d'écotone, les lisières de bois entre milieu ouvert et fermé, les estuaires entre milieux salins et d'eau douce, les zones humides entre milieux terrestres et aquatiques. 

Les écotones modifient les flux de certaines grandeurs, et du même coup produisent des émergences locales de propriétés nouvelles. "Une conséquence directe de la capacité des écotones à modifier les flux est celle qui les amène à devenir des zones de stockage et de redistribution des ressources. En effet, après avoir été piégés, les substances et les matériaux s’accumulent au sein de ce type d’environnement, qui peut les bloquer à jamais, les recycler ou les redistribuer de manière graduelle, contribuant au fonctionnement des milieux avoisinants et à la survie des espèces qui les peuplent", soulignent Francesco Donati, Laurent Touchart, Pascal Bartout et Quentin Choffel.

L'objet de leur travail est de fonder en raison une nouvelle hypothèse de recherche : voir les ouvrages en lit mineur de rivières, en particulier les seuils (de gué, de moulins, d'étangs, de plans d'eau), comme des écotones, c'est-à-dire des discontinuité intégrée dans le paysage fluviatile et créant des gradients locaux. 

Voici le résumé de leur étude :

"Très répandues au sein des cours d’eau contemporains, la nature des retenues de seuil est encore mal comprise et les sciences de l’eau peinent à les placer au sein des autres milieux aquatiques continentaux. Certains les voient comme des tronçons de cours d’eau dégradés, qui ont perdu totalement ou partiellement les traits typiques des milieux lotiques ; d’autres les perçoivent comme de véritables écosystèmes, qui possèdent des fonctionnalités propres et qui jouent un rôle au sein des dynamiques environnementales. Dans une recherche que nous avons récemment publiée, nous assimilons le fonctionnement des retenues de seuil à celui des écotones et, dans cet article, nous souhaitons mieux développer notre théorie. En effet, ces deux types d’environnements sont gouvernés par des gradients environnementaux et présentent les mêmes fonctionnalités, c’est-à-dire la capacité à filtrer la matière, à stocker et redistribuer les substances et à constituer un véritable habitat pour différents types d’organismes. Cette nouvelle vision des retenues de seuil peut même s’étendre à d’autres milieux aquatiques construits par l’homme, à titre d’exemple les étangs. Elle ouvre d’intéressantes perspectives de recherche et offre une nouvelle approche de gestion, qui ne considère plus ce type d’environnement comme un simple obstacle au sein des fleuves et rivières, mais comme des milieux intégrés dans les paysages fluviatiles d’aujourd’hui et avec leurs propres fonctionnalités."

Un seuil en rivière et sa retenue créent une rupture locale dans la pente hydrographique, une moindre vitesse de l'eau sur l'emprise de la retenue, une moindre énergie de transport,  des variations conséquentes dans la turbidité, la conductivité, la stratification thermique, la circulation des sédiments, la dissolution des composants chimiques, et bien sûr les types d'habitats pour les communautés d'espèces.

Le point essentiel des auteurs est qu'il ne faut plus réduire l'analyse scientifique du seuil et de son système local à un paradigme simpliste opposant le milieu naturel "sain" à un milieu artificiel "dégradé" par nature (et donc sans intérêt a priori). Beaucoup d'études citées dans cette revue bibliographique rappellent divers services écosystémiques associés aux retenues et plans d'eau.

"Cette nouvelle vision des retenues de seuil offre de vastes perspectives de recherche, qui peuvent la fortifier et apporter une meilleure connaissance de ce type d’environnement. En effet, les retenues de seuil sont encore assez méconnues et de nouvelles études sont sans doute nécessaires pour mieux définir leurs caractéristiques. À titre d’exemple, il est nécessaire de clarifier quel est le rôle de la gestion anthropique sur leur fonctionnement, car les seuils en rivière qui les forment sont dans la plupart des cas équipés d’éléments mobiles qui permettent de réguler les flux d’eau, c’est-à-dire d’agir sur le gradient environnemental qui gouverne ces espaces. Ainsi, il est intéressant de comprendre comment évoluent les fonctionnalités des retenues de seuil quand ces annexes hydrauliques sont manœuvrées. Ensuite, il est nécessaire de mieux définir quels sont les impacts amont-aval engendrés par les seuils en rivière et les espaces qui se forment à leur amont sur les compartiments abiotiques et biotiques des cours d’eau, qui sont souvent évoqués dans les documents de gestion. Il est nécessaire de mieux caractériser le fonctionnement biotique de retenues de seuil, promouvant des études qui les considèrent comme de véritables écosystèmes et pas comme des corps étrangers aux cours d’eau. Enfin, nous pensons qu’il serait intéressant d’approfondir la possibilité pour les retenues de seuil de devenir des zones de refuge pour la faune aquatique et donc de jouer un rôle important dans la recolonisation des portions asséchées au cours d’un étiage sévère : ceci est sans doute un service écosystémique particulièrement important dans un contexte de dérèglement climatique comme celui que nous connaissons actuellement."

Enfin, l'analyse du seuil comme écotone prend acte du caractère "hybride" de la nature dans les zones très anciennement peuplées (comme l'Europe), c'est-à-dire le co-construction des systèmes fluviaux par la présence humaine, ainsi que des possibilités de mobilise ces seuils dans une gestion de l'eau favorable aux objectifs de développement durable. 

"D’un point de vue épistémologique, cette nouvelle vision des retenues de seuil s’inscrit dans le courant de pensée qui voit la nature d’aujourd’hui comme un objet hybride (Lespez et Dufour, 2020, 2021) et les milieux anthropiques non pas comme des milieux dégradés, mais comme de véritables nouveaux écosystèmes, fonctionnels et parfaitement intégrés aux dynamiques environnementales (Hobbs et al., 2006, 2009, 2013). La présente étude développe cette approche sur ce type d’environnement, qui ne serait plus une entité étrangère aux cours d’eau, mais un espace bien intégré aux fleuves et aux rivières, copiant les fonctionnalités des milieux naturels. Cela sous- entend la nécessité d’une gestion permettant à cet objet de rester écotone, afin de préserver ses bienfaits naturels, économiques ou sociaux. À titre d’exemple, on peut considérer la possibilité des retenues de seuil d’écrêter les polluants. Ce dernier aspect est à notre avis particulièrement important pour certains pays d’Europe, dont le réseau hydrographique est dense de seuils en rivière et qui, en même temps, sont soumis à la Directive Cadre sur l’Eau (DCE-2000), qui met en avant la réduction des polluants pour l’atteinte du bon état écologique des masses d’eau. Après avoir mis en place des stratégies de gestion adéquates, les retenues de seuil peuvent donc devenir des alliés valides dans la lutte contre ces substances et pour le respect des préconisations législatives."

Discussion

La publication de Francesco Donati et de ses collègues apporte une perspective originale et féconde dans l'analyse des hydrosystèmes fluviaux. Elle synthétise de nombreux travaux venant de la recherche scientifique, confirmées par l'observation critique des politiques de l'eau, en particulier :

• la nécessité d'intégrer la réalité de la modification historique déjà très ancienne des rivières et des bassins versants, ayant notamment créé des états écologiques alternatifs stables autour des complexes moulins-étangs installés depuis quelques siècles,
• le manque de sens à promouvoir en politique publique un "état de référence" morphologique de la rivière ou un "état de nature" qu'il s'agirait de "restaurer", vu la dimension évolutive des complexes milieux-usages et le contexte anthropocène d'une accélération des changements liés aux activités de l'espèce humaine, 
• l'existence de fonctionnalités propres et de services écosystémiques attachés aux ouvrages, pas seulement dans leurs visées anciennes (par exemple produire de l'énergie, permettre une pisciculture), mais aussi dans des foncions émergentes d'intérêt socio-écologiques (par exemple épurer des intrants, créer des refuges d'étiage, diversifier les peuplements d'un tronçon, élargir le spectre d'adaptation au réchauffement climatique).

Outre la retenue étudiée par F. Donati et ses collègues, un autre objet important d'analyse pour les sciences de l'eau serait le bief de moulin (ou le canal d'irrigation en hydraulique agricole). A notre connaissance, ce point est quasi-orphelin d'étude dans la littérature scientifique – on trouve un peu de travaux sur la diversité biologique dans les canaux et fossés agricoles – et il est invisible dans les analyses techniques préparatoires de chantier de continuité écologique. Quand on supprime un ouvrage et donc une retenue de type moulin ou usine à eau, on supprime souvent aussi un complexe de biefs et sous-biefs, pouvant être très étendu (plusieurs kilomètres parfois), avec des annexes humides et des fonctionnements assez variés, une diversité de rives, d'écoulements et de sédiments pouvant être forte. Engager des recherches sur ce point serait nécessaire, car une politique aveugle de continuité par suppression d'ouvrage assèche hélas aussi ces linéaires très importants de milieux aquatiques et humides. Et la rehausse des rives par rapport aux lits incisés fait qu'il n'y a au final plus d'annexes latérales en eau, une fois le complexe ouvrage-retenue-bief disparu. On détruit les écosystèmes anthropisés, mais on ne retrouve pas pour autant les écosystèmes pré-humains.

D'un point de vue concret, ce travail avec d'autres soutient notre souhait d'intégrer pleinement les milieux aquatiques et humides d'origine humaine dans les législations françaises et européennes de protection de l'environnement. Cette évolution normative permettra de résoudre des contradictions et impasses nées de la volonté d'opposer la nature à la société dans une certaine approche écologique (savante ou politique), ou bien encore de valoriser la dimension naïvement "sauvage" des rivières au détriment des réalités physiques, chimiques, biologiques, sociales bien plus complexes de ces cours d'eau.

Références : Donati F et al (2022), Caractérisation biophysique des milieux situés à l’amont des seuils en rivière: l’écotone retenue de seuil, VertigO - la revue électronique en sciences de l'environnement, 22, 1