jeudi 1 février 2018

Transporter des sédiments... mais lesquels? Le problème des sédiments fins (Mathers et al 2017)

On parle beaucoup en France du "transport des sédiments" comme d'une fonction vertueuse pour la santé des rivières et de leurs milieux. Mais l'invocation de ce mécanisme naturel de transport de la charge solide par les cours d'eau doit s'interroger au préalable sur la qualité et la quantité de sédiments que le bassin versant peut produire. En particulier, comme vient de le rappeler un numéro spécial de la revue River Research and Application, la question des sédiments fins (moins de 2 mm de diamètre), de leur évaluation et de leur impact biologique reste encore largement sous-traitée dans la recherche, et plus encore dans son application à la gestion écologique de la rivière. 


Un colloque national de la British Hydrological Society s'est tenu en 2016, à l'Université de Loughborough (Royaume-Uni), et un numéro de River Research Applications vient d'en publier les actes. Trois thèmes principaux sont associés à la gestion du problème des sédiments fins: caractériser les sources primaires dans les systèmes fluviaux; définir des approches physiques et biologiques de l'évaluation des pressions des sédiments fins sur les écosystèmes aquatiques; évaluer les conséquences écologiques des sédiments fins en excès, par des mesures empiriques et des modélisations.

Comme l'observent K.L. Mathers et ses 4 collègues dans l'article introductif de synthèse, "l'érosion, le transport et le stockage des sédiments fins dans les bassins fluviaux sont largement reconnus comme une cause mondiale de dégradation de l'habitat et de l'environnement. Ces sédiments sont une composante essentielle d'un fonctionnement normal de la rivière. Cependant, les charges sédimentaires de nombreux cours d'eau dépassent actuellement les niveaux usuels en raison du changement de la couverture végétale, de l'utilisation des terres et des pratiques de gestion." Certains modèles prévoient que les pressions des sédiments fins augmenteront à l'avenir en raison des changements de régimes de précipitations et de ruissellement. Il paraît donc essentiel aux chercheurs de développer une meilleure compréhension de la dynamique des sédiments fins : leurs sources, leurs voies d'exportation, leurs dépôts et infiltrations dans les substrats riverains, leurs implications pour les habitats aquatiques et l'écologie.

On considère en général comme sédiment fin une particule de moins de 2 mm de diamètre. Mais la taille n'entre pas seule en considération :  "il est important de noter que la prédiction de l'effet des surcharges sur les organismes dépend fortement d'un certain nombre de facteurs critiques, notamment la granulométrie, la composition chimique, la durée d'exposition et la concentration", soulignent les chercheurs.

Un premier enjeu est de savoir le potentiel de mobilisation du bassin versant et de la rivière. La méthode la plus communément utilisée pour identifier les sources est le "fingerprinting" qui va quantifier les contributions relatives des classes de sédiments dans des échantillons ciblés, recueillis dans le lit ou la charge en suspension. Les sources minérales et organiques sont alors estimées (sols supérieurs agricoles, berges, bordures et talus, fosses septiques et fumiers, végétation en cours de décomposition, etc.).

La mesure des matières en suspension de l'eau (ce qui définit sa turbidité) est souvent effectuée sur les rivières au titre du contrôle pour la directive-cadre européenne sur l'eau. Mais "les effets délétères des niveaux de sédiments fins sur l'écologie des cours d'eau sont associés à leur composante déposée plutôt que suspendue, car les caractéristiques du substrat exercent un contrôle important sur la disponibilité de l'habitat, particulièrement aux stades critiques de la vie", rappellent les chercheurs. Il y a donc un enjeu dans la capacité de quantifier avec précision la teneur en sédiments fins d'un lit de rivière soit directement (analyse physique), soit indirectement (présence ou absence de communautés d'organismes tolérantes des sédiments).

Enfin, comme le soulignent les scientifiques, "une meilleure compréhension des effets négatifs de l'excès de sédiments fins sur le fonctionnement des écosystèmes demeure un domaine où la recherche fondamentale est toujours requise. Malgré la richesse de la littérature et l'intérêt historique pour les conséquences écologiques de la sédimentation, de nombreux processus fondamentaux entourant les effets restent non étudiés". Les chercheurs observent que les implications des dépôts de sédiments fins sur les embryons de salmonidés ont été très étudiées, en raison de l'intérêt économique ou social donné à ces espèces. Mais bien d'autres aspects restent méconnus.

Référence : Mathers KL et al (2017), The fine sediment conundrum; quantifying, mitigating and managing the issues, River Res Applic, 33, 10, 1535-1467

6 commentaires:

  1. Aujourd'hui le transport des éléments grossiers (typiquement graviers) à travers les barrages dès que leur hauteur et la longueur de leur remous est importante est sans solution. Les graviers et autres matériaux grossiers sont piégés en queue de retenue et ne sont pratiquement jamais remobilisés ni même remobilisables si ce n'est avec des moyens mécaniques importants (extraction et transport). C'est un des effets irréversibles et irréductibles de ces ouvrages. C'est aussi une des motivations pour en limiter le nombre et en supprimer les plus nocifs...

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    1. Les "barrages", sans doute. Les seuils, c'est souvent inexact. Allez vous promener sur des rivières à forte mobilisation de charge solide (dans les Cévennes par exemple), les crues morphogènes transportent sans problème les graviers et galets de l'amont vers l'aval des petits ouvrages (il est d'ailleurs aisé d'observer l'absence de déficit sédimentaire à l'aval). On lit très rarement des rapports de bureaux d'études qui documentent un déficit sédimentaire à cause des petits ouvrages, ou ce déficit est limité à une zone très courte. Inversement, des phénomènes de "pavage" (pas de sédiment à petite granulométrie, érosion dut lit jusqu'au socle) s'observent fréquemment sous les grands barrages.

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  2. Nous ne rejoignons donc pour encourager l'élimination des grands barrages chaque fois que cela est possible ... comme sur la Sélune ... à la bonne heure !

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    1. Nous parlions du transit sédimentaire et voilà que vous déduisez "élimination" systématique. toujours dans la délicatesse. Ce transit sédimentaire est d'abord affecté par les usages des sols versants - ce qui est l'objet de l'article que vous ne commentez pas comme d'habitude.

      La littérature sur les grands barrages conduit à les construire avec parcimonie et, quand c'est possible, à leur préférer des barrages plus modestes avec des impacts plus aisés à corriger.

      Après, chaque cas est particulier. Notre association ne fait pas de l'écologie de la restauration un dogme, contrairement à d'autres, cela d'autant que les résultats de ces restaurations sont parfois médiocres (innombrables publications en ce sens) malgré un coût non négligeable. Vu le peu de moyens de l'écologie, on peut se demander si l'écologie de la conservation (définir des aires protégées et les protéger réellement) ne pâtit pas de ces nouvelles modes de "restauration" ravissant le BTP.

      Le choix de détruire un grand ouvrage peut avoir un motif de sécurité, ce qui est souvent le cas aux USA. Sinon il suppose un enjeu écologique et un consensus social. Dans le cas de la Sélune, l'enjeu saumon est plutôt minable par rapport aux standards de ce type de chantier, le consensus est inexistant. C'est un projet essentiellement porté par le lobby des pêcheurs, sans grand intérêt mais avec un gros coût, et les ONG écologistes gagneraient à prendre une distance critique avec ce lobby.

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    2. Je vous répond sur un seul point : préservation vs restauration. Il n'y a aucune concurrence possible entre ces deux actions et cela pour deux raisons :
      - la préservation ne coute (presque) rien puisqu'il s'agit d'un acte régalien qui s'impose aux tiers. Je vous renvois à la loi de 1930 sur la protection des sites.Une Réserve Naturelle est un peu plus couteuse qu'un classement à cause de sa gestion. La maitrise foncière n'est pas requise et seul compte la police pour faire respecter le règlement.
      - la préservation ne change en rien un site ou un cours d'eau, or 60% environ de nos cours d'eau ne sont pas actuellement en bon état. Pour atteindre ce bon état il n'est d'autres voies que celles de la restauration par diminution de l'intensité des pressions exercées sur ces cours d'eau ...

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    3. Encore faut-il que la restauration ait l'effet attendu! On a commenté une bonne vingtaine de travaux qui ne trouvent pas les résultats escomptés en rivières, sauf à être ignorant ou de mauvaise foi, vous savez très bien que c'est un thème reconnu et débattu en écologie de la restauration depuis Palmer 2005.

      Après, restauration, conservation : pourquoi pas. Simplement pas de l'enfumage bureaucratique, désordonné et coûteux comme trop souvent aujourd'hui.

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