Assainissement du régime de charriage: Sous le gravier, la vie

11.02.2015 - Les barrages et autres obstacles érigés dans les rivières et les ruisseaux entravent le transport naturel de matériaux solides. Or les sables et les graviers retenus font défaut en aval. La loi fédérale révisée sur la protection des eaux souhaite remédier à cette disparition d’habitats importants pour la faune et la flore. Les premiers assainissements visant à rétablir le régime de charriage ont donné satisfaction.

barrage-voûte de Solis (GR)
Depuis 1986, le barrage-voûte de Solis, à côté de Tiefencastel (GR), retient la rivière Albula pour en faire un lac de près de trois km de long. Comme l’Albula et la Julia charrient quelque 80‘000 m cubes de sédiments par an, le lac a perdu environ la moitié de son volume initial jusqu’en 2011. La construction d’une galerie de déviation qui, en cas de crues, réinjecte pierres, graviers et sable dans l’Albula en aval du barrage, a permis aux services électriques de Zurich (ewz), propriétaires de l’installation, de résoudre le problème. Outre la production d’électricité, l’écosystème aquatique en tire bénéfice.
© archives presse ewz, Matthias Kunfermann

Texte: Kaspar Meuli

En bâtissant l'hôtel de luxe The Chedi à Andermatt (UR), l'homme d'affaires Samih Sawiris n'a pas seulement offert à cette commune un établissement haut de gamme. Il a également suscité indirectement la réalisation d'un ouvrage innovant de protection contre les crues, qui tient aussi compte d'impératifs écologiques. Le dépotoir à alluvions d'un nouveau genre qui équipe la rivière Unteralpreuss aurait certes vu le jour sans l'hôtel. Mais la construction d'un complexe de plusieurs centaines de millions de francs dans une zone potentiellement exposée aux dangers naturels en a hâté la sécurisation. Le nouvel ouvrage implanté juste au-dessus du village retient le sable, le gravier et les pierres entraînés dans le lit du torrent lors des grandes crues. Sinon, ses ouvertures les laissent passer librement.

Ce dépotoir satisfait ainsi aux exigences de la loi fédérale révisée sur la protection des eaux, entrée en vigueur le 1er janvier 2011. Elle vise entre autres à rétablir le régime de charriage lorsqu'il a été gravement perturbé, notamment par un bassin de rétention traditionnel. Ces retenues captent tout ou partie des sédiments transportés dans de nombreux ruisseaux et leur vidange périodique provoque en général la perte de ce matériau écologiquement précieux.

Des milliers d'installations à assainir

« Les espaces entre les grains de gravier constituent l'habitat naturel de la plupart des animaux qui peuplent nos cours d'eau », explique Manuel Nitsche, chargé des assainissements dans le domaine du charriage à l'OFEV. « Différentes espèces de poissons, d'invertébrés ainsi que d'insectes vivent, s'alimentent et se reproduisent dans ces sédiments. » Mais les aménagements, les dépotoirs à alluvions et les ouvrages hydroélectriques dérèglent le régime de charriage et portent ainsi atteinte aux écosystèmes de nombreux ruisseaux et rivières.

Des relevés récents, réalisés par les cantons dans le cadre de la planification stratégique visant à revitaliser les cours d'eau, fournissent une première vue d'ensemble provisoire à l'échelle de la Suisse: environ un tiers de ceux qui ont été examinés, d'une longueur totale estimée à 10 000 km, n'obéissent pas aux nouvelles exigences et devront donc être assainis. Les mesures à prendre concernent un millier d'installations. Une sur trois est une centrale hydroélectrique et les autres, notamment des bassins de rétention.

Un cours d'eau dont le charriage est insuffisant voit son lit s'éroder et même se creuser localement. Il risque de ronger ses berges, de détruire des ouvrages anti-crues et de saper des piles de pont. Un charriage excessif en amont des installations pose aussi un problème: les dépôts dans le lit peuvent générer des crues car les cours d'eau présentant un faible écoulement débordent plus rapidement. Les conséquences économiques sont parfois considérables. Les sédiments causent en outre des soucis aux exploitants des lacs de retenue, car ils en diminuent la capacité.

Ilustration de la galerie de déviation de Solis (GR)
Exemple du barrage de solis (GR)
© archives presse ewz, Matthias Kunfermann

La galerie de déviation de Solis

Les matériaux déposés par les rivières Albula et Julia dans le lac artificiel de Solis (GR) avaient par exemple réduit de moitié son volume initial depuis sa construction en 1986. Ils menaçaient même d’atteindre le barrage et d’obstruer les vannes destinées à abaisser le niveau du lac en cas de crue. L’entreprise électrique de la ville de Zurich, propriétaire de l’équipement, a donc décidé de creuser une galerie pour détourner les matériaux charriés.Cet ouvrage novateur, qui a coûté quarante millions de francs, est en service depuis 2012. Lorsqu’une crue s’annonce, le niveau du lac est abaissé de six m. Le sommet d’un mur qui émerge alors dévie le charriage vers la galerie. Puis les matériaux ainsi acheminés sont restitués à la rivière en aval du barrage - ce qui permet aussi sa valorisation écologique.Les perturbations du régime de charriage influencent également les échanges d’eau avec les nappes souterraines. Les sables et graviers qui tapissent les chenaux jouent le rôle de filtre entre les cours d’eau et les aquifères. « Si les sédiments grossiers ne sont pas renouvelés régulièrement ou s’ils font totalement défaut, ce filtre se bouche et les échanges cessent », précise Manuel Nitsche. De plus, les creusements du lit dus à l’érosion peuvent rabattre le niveau d’une nappe voisine.La truite, l’ombre et le gravelotLa cause des perturbations varie d’une région à l’autre. Si les ouvrages hydroélectriques jouent un rôle majeur sur les grandes rivières du Plateau, ce sont les dépotoirs à alluvions qui sont prépondérants sur ses petits cours d’eau. Dans les Alpes, il faut y ajouter les prélèvements de gravier liés au secteur de la construction, les centrales électriques et les divers aménagements. Leur impact écologique diffère aussi selon les cas. Mais on peut dire d’une manière générale que la dynamique des rivières et des ruisseaux - et par conséquent la qualité des habitats qu’ils hébergent - tend à diminuer juste en amont et en aval des obstacles artificiels.Un cours d’eau qui cesse de charrier des matériaux ne crée plus de dépôt de gravier frais et n’est donc plus en mesure de remplir ses diverses fonctions écologiques. Ces structures sont extrêmement importantes pour des poissons comme la truite, l’ombre et le nase, qui apprécient le courant et déposent leurs œufs dans du gravier meuble. Plusieurs espèces d’oiseaux, comme le petit gravelot, exploitent les surfaces de gravier et les zones d’eau peu profonde pour y vivre et y nicher. Beaucoup d’amphibiens et de reptiles sont spécialisés dans le peuplement de milieux pionniers, tels que les bancs de gravier, mais se servent aussi de bois mort en guise d’abri. « Les zones alluviales, si riches en espèces végétales et animales, ont particulièrement besoin d’un écoulement dynamique charriant suffisamment de matériaux », indique Andreas Knutti, chef de la section Milieux aquatiques à l’OFEV. « Il en va de même pour les deltas qui se forment à l’embouchure des rivières. »

Remblais de gravier dans l’Aar près de Deitingen (SO) et d’Aarwangen (BE)
Les remblais de gravier réalisés en 2005 dans l’Aar près de Deitingen (SO) et d’Aarwangen (BE) étaient des projets pilotes. Ils devaient compenser en partie les répercussions négatives des centrales hydroélectriques de Flumenthal et de Bannwil sur le régime de charriage.
© Flussbau AG SAH

Un large éventail de mesures

Les mesures envisageables pour revitaliser les cours d’eau appauvris sont aussi variées que les causes et les effets des perturbations de leur régime de charriage. Les installations techniques onéreuses comme le dépotoir à alluvions d’Andermatt et la galerie de dérivation de Solis ne sont que deux solutions parmi d’autres. « Les exploitants de nombreuses usines au fil de l’eau peuvent améliorer la situation en ouvrant plus largement les vannes de fond pour laisser passer davantage d’eau lors d’une crue », observe Manuel Nitsche. Ainsi, les matériaux déposés en amont des barrages sont entraînés par l’écoulement rapide. « C’est la meilleure méthode du point de vue de la protection des eaux, car elle ne requiert aucune intervention supplémentaire. » Le revers de la médaille, c’est le déficit de production d’électricité imputable à cette perte d’eau.Sur le cours argovien de l’Aar, les exploitants de la centrale au fil de l’eau de Ruppoldingen, près de Rothrist, prévoient également d’abaisser périodiquement le niveau de la rivière, ce qui favorisera le transport solide. Des crues artificielles sont aussi déclenchées sur certains barrages, comme celui de Punt dal Gall, qui ferme le lac de Livigno (GR): les matériaux déposés dans ce bassin de retenue situé à la frontière italo-suisse sont ainsi mobilisés une fois par an.Une certaine expérience a été acquise dans le déversement de gravier, un autre procédé permettant d’assainir le régime de charriage: le gravier sédimenté en amont d’un barrage est extrait à la pelle mécanique, chargé sur des camions, puis restitué au cours d’eau en aval de l’obstacle. Un essai pilote réalisé en 2005, consistant à former artificiellement deux bancs de gravier dans l’Aar à la hauteur de Deitingen (SO) et d’Aarwangen (BE), a eu un effet favorable sur l’habitat des organismes aquatiques. Le suivi assuré depuis lors a révélé un impact positif sur les frayères et une croissance de la population piscicole.

Remblais de gravier sur la Limmat
En juillet 2011, quelques jours seulement après la réalisation de ce remblai sur la Limmat, une crue a déplacé presque la totalité du banc de gravier en aval, sur la Breitenstrasse à Zurich. Près de 2500 m cubes ont ainsi été charriés.
© Flussbau AG SAH

La carte Siegfried en guise de référence

À l’avenir, du gravier sera aussi répandu dans le Haut-Rhin, à huit endroits situés entre Rheinau (ZH) et Koblenz (AG). C’est le groupe Axpo, propriétaire de l’usine électrique d’Eglisau (ZH), qui a dû s’engager à réaliser cette mesure d’assainissement avant l’expiration de sa concession en 2046. Les premiers déversements, qui ont eu lieu en automne 2013, se sont élevés à trois millions de francs; leur coût sera par la suite d’un ou deux millions de francs par an.Les possibilités ne manquent donc pas pour rétablir le régime de charriage. Mais comment savoir précisément où intervenir dans les rivières et les ruisseaux? Les spécialistes se réfèrent notamment aux cartes topographiques anciennes pour localiser les carences. La carte Siegfried, qui représente la Suisse vers la fin du XIXe siècle, leur est par exemple très utile. Elle indique la présence d’anciens bancs de gravier qui ont disparu avec l’altération du charriage naturel. « Il convient d’intervenir à chaque endroit où la structure d’un cours d’eau et sa dynamique d’écoulement sont dégradées au point qu’un tronçon ne peut plus remplir sa fonction naturelle », déclare Manuel Nitsche, de l’OFEV. Les mesures d’assainissement ne se justifient toutefois que si elles permettent d’assurer une protection contre les crues.Les cantons identifient les rivières et les ruisseaux atteints et ils recherchent les responsables des déficits de charriage dans le cadre de la planification stratégique liée à la mise en œuvre de la loi sur la protection des eaux - une planification pratiquement achevée aujourd’hui. Dès 2015, ils définiront les interventions concrètes à réaliser sur les installations lacunaires. Leurs détenteurs auront alors jusqu’en 2030 pour s’acquitter de leurs obligations en vertu des prescriptions en vigueur. Les coûts liés aux centrales hydroélectriques seront entièrement remboursés. Ils seront couverts en majorant le prix du courant injecté dans le réseau à haute tension de 0,1 centime par kilowattheure. En fin de compte, c’est donc nous qui financerons le rétablissement du régime de charriage en payant notre facture d’électricité.

Un inventaire du charriage

bjo. Le régime du charriage est très complexe dans le bassin-versant des torrents. Les processus de mobilisation, de transport et de dépôt, sujets à de fortes variations spatio-temporelles, y sont donc très difficiles à mesurer, et d'autant plus à prévoir. Or les décisions concernant l'évaluation du danger lié à un cône d'alluvions ou le dimensionnement d'un ouvrage de protection se fondent principalement sur les informations recueillies lors d'événements particuliers et sur les quantités moyennes de sédiments entraînés annuellement. La division Hydrologie de l'OFEV a voulu remédier à ce manque de valeurs empiriques et de séries de mesures pluriannuelles en constituant la banque de données Solid à partir de son réseau d'observation des matériaux charriés. Son but consiste à recenser le transport d'une manière coordonnée, à centraliser les observations et à uniformiser les méthodes de mesure et d'évaluation sur le long terme.

Le réseau comprend plus de cent bassins-versants des Alpes suisses équipés de dépotoirs à alluvions. Les mesures consistent à déterminer les volumes de matériaux, par exemple à l'issue d'une crue. Les cantons communiquent aussi à l'OFEV les périodes couvertes et les causes des événements lorsqu'ils les connaissent. Les spécialistes de l'aménagement des cours d'eau peuvent utiliser ces données, une fois stockées et analysées, pour concevoir et dimensionner des ouvrages de protection tels que barrages en torrent ou bassins de rétention.

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Dernière modification 27.03.2015

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