Généralités sur l’hydro morphologie

Durant de nombreuses décennies, l’évaluation de l’état des hydrosystèmes s’est limitée aux seuls paramètres physico-chimiques puis biologiques. Le suivi diachronique de ces deux composantes a cependant montré qu’en dépit de l’amélioration de l’état physico-chimique des cours d’eau, la réponse biologique ne suit pas forcément la même trajectoire d’amélioration. Il a alors été mis en évidence que d’autres paramètres impactaient fortement la réponse des communautés biologiques. L’altération de l’habitat physique des communautés aquatiques est ainsi reconnue comme un facteur explicatif majeur de l’état biologique. Afin de prendre en compte ces évolutions scientifiques, la Directive Cadre sur l’Eau du 23/10/2000, à travers son annexe V, introduit la notion d’hydromorphologie dans les textes règlementaires. Celle-ci stipule notamment que l’atteinte d’un « bon état écologique» repose en partie sur la conservation ou la restauration de la dynamique naturelle des hydrosystèmes. L’hydromorphologie est ainsi prise en compte (de façon indirecte) par son influence sur la biologie.

En France, on estime que l’altération de l’hydromorphologie est responsable de près de 50% des risques de non atteinte du bon état d’ici 2015 du fait du déclassement de la biologie (ONEMA, 2011). Ce constat fait notamment suite à un premier état des lieux (EdL) réalisé en 2004 afin de mieux caractériser les pressions s’exerçant sur les hydrosystèmes. L’absence de données fiables et homogènes, le recours à des outils d’évaluation hydromorphologique foncièrement différents et privilégiant l’expertise, ainsi que la faible prise en compte des masses d’eau secondaires, avaient constitué les limites notables à ce premier exercice. Ce constat d’échec a suscité la mise en place progressive de nouveaux outils plus objectifs, et standardisés à l’échelle nationale, en prévision du prochain EdL prévu pour 2013. SYRAH (SYstème Relationnel d’Audit de l’Hydromorphologie des cours d’eau) et CARHYCE (CARactérisation de l’HYdromorphologie des Cours d’Eau) ont ainsi vu le jour.

GENERALITES SUR L’HYDROMORPHOLOGIE

QU’EST-CE-QUE L’HYDROMORPHOLOGIE ?

L’hydromorphologie fluviale (ou géomorphologie fluviale) est une discipline relativement récente puisque formalisée en tant que science à part entière dans les années 1950 à la suite de premiers travaux de synthèse réalisés aux Etats-Unis (Malavoi & Bravard, 2010). Cette science traite de nombreuses branches des sciences de la terre : géographie physique, géologie, sédimentologie, hydraulique, hydrologie, etc., auxquelles elle reprend de nombreux éléments en les intégrant dans son propre champ d’analyse. Concrètement et pour reprendre la définition proposée par Malavoi & Bravard, l’hydromorphologie s’intéresse à « l’étude des processus physiques régissant le fonctionnement des cours d’eau et des formes qui en résultent. ». La dynamique fluviale correspond aux processus gouvernant le fonctionnement d’un cours d’eau, la morphologie fluviale s’intéressant aux formes découlant de ces processus. L’hydromorphologie est régie par deux types de variables, tout cours d’eau recherchant à établir une combinaison dynamiquement stable entre ces deux ensembles de variables (Schumm, 1977) :
• des variables de contrôle qui interviennent à l’échelle du bassin versant ;
• des variables de réponse intervenant principalement à l’échelle du tronçon.

Les variables de contrôle s’imposent directement au cours d’eau et dictent son évolution physique. Influencées par le climat et la couverture végétale des versants, ces variables agissent à différents pas de temps et dans différents compartiments spatiaux du bassin versant (Malavoi & Bravard, 2010). Deux variables de contrôle majeures expliquent en grande partie la dynamique fluviale :
• le débit liquide (Q) ;
• le débit solide (Qs) qui correspond principalement à la charge de fond du cours d’eau.

VERS UNE PRISE EN COMPTE DE L’HYDROMORPHOLOGIE

Durant plusieurs décennies, l’évaluation de la qualité des cours d’eau a été abordée sous l’unique angle de la qualité physico-chimique. Progressivement, l’évaluation de la composante chimique est a été complétée par une évaluation de la qualité biologique qui s’est matérialisée par la création successive de nouveaux indices (IBGN, IBD, IPR, IBMR). Le suivi diachronique de ces deux composantes de l’état d’un hydrosystème a cependant montré qu’en dépit de l’amélioration de la qualité physico-chimique, la réponse biologique ne suit pas forcément la même trajectoire d’amélioration (Chandesris et al, 2008). On reconnaissait alors implicitement que d’autres paramètres impactaient parfois fortement la qualité biologique. Les scientifiques ont en effet démontré que l’altération de l’habitat physique des communautés aquatiques était un facteur explicatif majeur de l’état biologique. L’hydromorphologie est ainsi reconnue comme la 3ème composante de l’évaluation de la qualité des cours d’eau, le lien entre la qualité du biotope et l’état des biocénoses aquatiques qui y évoluent étant par la même mis en avant. Après plusieurs tentatives pour mettre en place des indicateurs objectifs d’évaluation de l’hydromorphologie des cours d’eau au niveau national, la mise en œuvre de la DCE a permis l’émergence de nouveaux outils relativement consensuels : SYRAH et CARHYCE.

QU’EST CE QU’UN COURS D’EAU EN BON ETAT HYDROMORPHOLOGIQUE ?

La notion de bon état hydromorphologique n’est apparue que récemment, en même temps que la mise en place d’outils d’évaluation dédiés à cette composante. Il est aujourd’hui communément admis qu’un hydrosystème en bon état hydromorphologique (Figure 2 page suivante) se caractérise notamment par une mosaïque de milieux naturels à l’échelle du corridor dont la régénération et la diversité des formes végétatives sont intimement liées à la fréquence des crues dites « morphogènes » assurant le renouvellement des milieux alluviaux (Adam et al, 2007). Un cours d’eau en bon état hydromorphologique est donc un cours d’eau dont les caractéristiques géométriques du lit assurent un débordement fréquent en lit moyen.

D’autres sources mettent davantage l’accent sur l’absence de contrainte latérale et la présence d’un espace de mobilité suffisant pour assurer le bon déroulement de la dynamique fluviale (AESN, 2008) et la recharge du cours d’eau en alluvions par érosion des berges. Les érosions de berges ne sont donc pas en soi une perturbation de la dynamique fluviale mais bien l’expression de celle-ci. Le cours d’eau dispose également d’annexes hydrauliques fonctionnelles et connectées au lit vif. L’absence de contrainte latérale permet par ailleurs dans une certaine mesure d’atténuer l’incision du lit dans son matelas alluvial.

Une ripisylve fournie, épaisse, variée (strates, espèces, classes d’âge) et adaptée aux milieux aquatiques est également attendue pour un hydrosystème en bon état hydromorphologique (Bacchi, Comm. Pers.). Ce couvert végétal joue un rôle structurant sur les processus géodynamiques s’exerçant à l’échelle du corridor en plus des multiples bénéfices dépassant le cadre de l’hydromorphologie (autoépuration, apports trophiques, régulation thermique, habitats, etc.).

Une continuité longitudinale globalement préservée est un élément important justifiant du bon état. D’une part, le transit sédimentaire vers l’aval, nécessaire à la dynamique fluviale, doit pouvoir s’effectuer sans entrave majeure et d’autre part, les espèces biologiques doivent pouvoir circuler librement au sein de l’hydrosystème et accomplir sans contrainte leurs cycles biologiques. Le transit des sédiments vers l’aval permet notamment d’assurer le renouvellement et la diversité du substrat alluvial qui constitue un habitat majeur pour les biocénoses aquatiques (Huger, 2011). L’hydrologie est la dernière composante principale du bon état hydromorphologique. Des faciès d’écoulement diversifiés et « régulièrement » alternés (présence de séquences types radier/ mouille/plat), une géométrie hétérogène du lit avec présence d’un lit d’étiage bien délimité limitant la dispersion de la lame d’eau en basses eaux, sont des indicateurs d’un état hydromorphologique préservé. Les conditions hydrodynamiques (faibles variations journalières de débits hors « coup d’eau ») et la connexion aux masses d’eau souterraines, qui assurent entre autres l’oxygénation du substrat, le soutien d’étiage et le tamponnage de la température de l’eau, sont également des éléments de fonctionnement fondamentaux.

Table des matières

INTRODUCTION
I. GENERALITES SUR L’HYDROMORPHOLOGIE
I.1. QU’EST-CE-QUE L’HYDROMORPHOLOGIE ?
I.2. VERS UNE PRISE EN COMPTE DE L’HYDROMORPHOLOGIE
I.3. QU’EST CE QU’UN COURS D’EAU EN BON ETAT HYDROMORPHOLOGIQUE?
I.4. LES INTERACTIONS BIOLOGIE / HYDROMORPHOLOGIE
I.5. LES PRINCIPALES PRESSIONS S’EXERÇANT SUR L’HYDROMORPHOLOGIE
I.5.1. Chenalisation et autres modifications de la géométrie du lit
I.5.2. Les obstacles transversaux
I.5.3. Les extractions de granulats
I.6. LES PRINCIPALES ALTERATIONS HYDROMORPHOLOGIQUES ASSOCIEES
II. L’OUTIL SYRAH
II.1. POURQUOI DEVELOPPER DE NOUVEAUX OUTILS D’EVALUATION ?
II.2. SYRAH
II.2.1. Objectifs généraux de la méthode SYRAH
II.2.2. Concept théorique de la méthode SYRAH
II.2.3. Echelles hydromorphologiques de référence
II.2.4. Descripteurs hydromorphologiques SYRAH
III. DIAGNOSTIC HYDROMORPHOLOGIQUE PAR LA METHODE SYRAH
III.1. METHODOLOGIE EMPLOYEE
III.1.1. Des manques méthodologiques à combler
III.1.2. Choix des paramètres à utiliser pour le diagnostic
III.1.3. Regroupement en 3 classes de probabilités d’altération
III.1.4. Pondération des paramètres & agrégation à l’élément de qualité
III.1.5. Agrégation globale à la ME
III.1.6. Limites de la méthodologie
III.2. RESULTATS DU DIAGNOSTIC SYRAH SUR RM&C
III.2.1. Des résultats encore provisoires
III.2.2. Résultats globaux
III.2.3. Résultats par élément de qualité hydromorphologique
III.2.4. Résultats paramètre par paramètre
IV. REPONSE BIOLOGIQUE AU DIAGNOSTIC SYRAH
IV.1. JUSTIFICATION DU CHOIX DE L’IPR
IV.2. TRAVAUX PRELIMINAIRES A L’ANALYSE STATISTIQUE
IV.2.1.Sélection des masses d’eau pour l’analyse statistique
IV.2.2. Origines et étendues des données utilisées
IV.3. DESCRIPTION DES RESULTATS DE L’IPR SUR L’ECHANTILLON DE STATIONS
IV.4. LIENS IPR / RISQUE GLOBAL SYRAH
IV.4.1. Liens IPR / SYRAH sans prise en compte des caractéristiques typologiques
IV.4.2. Liens IPR / SYRAH en fonction des hydroécorégions
IV.4.3. Liens IPR / SYRAH en fonction de la taille de la masse d’eau
IV.5. LIENS IPR / ELEMENT DE QUALITE HYDROMORPHOLOGIQUE
IV.5.1. Hydrologie
IV.5.2. Morphologie
IV.5.3. Continuité
IV.6. LIENS IPR / PARAMETRES SYRAH
IV.7. DISCUSSION DES RESULTATS
CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIE

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