Assainissement des éclusées – Planification stratégique

2012 > L’environnement pratique > Protection des eaux

> Assainissement des éclusées Planification stratégique Un module de l’aide à l’exécution Renaturation des eaux

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> Assainissement des éclusées Planification stratégique Un module de l’aide à l’exécution Renaturation des eaux

Publié par l’Office fédéral de l’environnement OFEV Berne, 2012

Valeur juridique de la présente publication La présente publication est une aide à l’exécution élaborée par l’OFEV en tant qu’autorité de surveillance. Destinée en premier lieu aux autorités d’exécution, elle concrétise des notions juridiques indéterminées provenant de lois et d’ordonnances et favorise ainsi une application uniforme de la législation. Si les autorités d’exécution en tiennent compte, elles peuvent partir du principe que leurs décisions seront conformes au droit fédéral. D’autres solutions sont aussi licites dans la mesure où elles sont conformes au droit en vigueur. Les aides à l’exécution de l’OFEV (appelées aussi directives, instructions, recommandations, manuels, aides pratiques) paraissent dans la collection «L’environnement pratique».

Impressum

Editeur Office fédéral de l’environnement (OFEV) L’OFEV est un office du Département fédéral de l’environnement, des transports, de l’énergie et de la communication (DETEC).

Auteurs Peter Baumann, Limnex; Arthur Kirchhofer, WFN; Ueli Schälchli, Flussbau AG

Accompagnement de l’OFEV Manfred Kummer, Rémy Estoppey, Martin Huber Gysi

Référence bibliographique Baumann P., Kirchhofer A., Schälchli U. 2012: Assainissement des éclusées – Planification stratégique. Un module de l’aide à l’exécution Renaturation des eaux. Office fédéral de l’environnement, Berne. L’environnement pratique n° 1203: 127 p.

Graphisme, mise en page Ursula Nöthiger-Koch, 4813 Uerkheim

Photo de couverture OFEV/AURA 2011

Téléchargement au format PDF www.bafu.admin.ch/uv-1203-f (il n’existe pas de version imprimée)

Cette publication est également disponible en allemand et italien.

© OFEV 2012

> Table des matières 3

> Table des matières Abstracts 5 provoquer des variations de débit 41 Avant-propos 7 3.2 Indications concernant les atteintes graves 43 Résumé 8 3.3 Potentiel écologique et degré de gravité des Introduction 9 atteintes 44

3.4 Mesures d’assainissement envisageables et

probables 45

1 Point de départ 11 3.5 Centrales hydroélectriques présentant des

1.1 But, destinataires et structure du module 11 circonstances particulières 47

1.2 Bases légales 14

1.3 Champ d’application – définition des éclusées 15

1.4 Origine des éclusées – le rôle de la force 4 Planification jusqu’en 2014 48

hydraulique pour la stabilité du réseau électrique 17 4.1 Liste définitive des centrales hydroélectriques à

1.5 Evaluation des éclusées – approches existantes 18 assainir 48

1.6 Planification et mise en œuvre de mesures 4.2 Planification des mesures d’assainissement 49

destinées à réduire les effets négatifs des éclusées 4.2.1 Type et ampleur des mesures (résumé) 20 d’assainissement 49

4.2.2 Détermination des mesures d’assainissement

à mettre en œuvre 50

2 Détermination des atteintes graves 22 4.3 Coordination des mesures au niveau du bassin

2.1 Résumé 22 versant 52

2.2 Elimination des installations n’exigeant pas 4.4 Centrales hydroélectriques présentant des

d’assainissement 23 circonstances particulières 53

2.2.1 Rapport débit d’éclusée / débit plancher

inférieur à 1,5: 1 24

2.2.2 Issue de secours pour les effets à l’évidence 5 Aperçu de la planification qui incombera aux

négligeables 26 détenteurs (phase 2) et du contrôle d’efficacité 54

2.4.3 Etude d’un tronçon de référence

Parallèlement au tronçon à éclusées, il convient, dans la mesure du possible, d’étudier Tronçons de référence et d’apprécier, sur le même cours d’eau, un tronçon de référence ne subissant aucune influence hydrologique et présentant des caractéristiques similaires (qualité de l’eau et morphologie). On peut alors considérer que les différences observées entre tronçon à éclusées et tronçon de référence sont à mettre sur le compte des éclusées. Le plus souvent, de tels tronçons de référence n’existent toutefois pas. Voici pourquoi:

> Les prises d’eau sont tellement éloignées du point de restitution que le tronçon en amont des prises diffère trop du tronçon à éclusées. > Les tronçons sis en aval, jusqu’au point de restitution, sont des tronçons à débit résiduel qui subissent donc aussi une influence hydrologique, qui est simplement d’un type différent. Le tronçon à débit résiduel (jusqu’au point de restitution) peut cependant servir de tronçon de référence si le bassin versant intermédiaire est assez grand pour recréer des débits suffisamment élevés et dynamiques.

2 > Détermination des atteintes graves 33

Il appartient aux spécialistes participant aux travaux de déterminer au cas par cas si un tronçon de référence approprié est disponible ou non. Si les conditions énumérées au chapitre 2.4.2 sont remplies, on peut également recourir à l’appréciation sommaire en l’absence de tronçon de référence.

2.4.4 Détermination des atteintes graves au moyen de l’appréciation sommaire

Dans le cas où les conditions décrites ci-dessus sont remplies, les atteintes dues aux Evaluation éclusées doivent être considérées comme graves si l’appréciation sommaire débouche sur l’un des résultats suivants:

> au moins un indicateur révèle un mauvais état (couleur rouge), ou > au moins deux indicateurs révèlent un état médiocre (orange), ou > au moins trois indicateurs révèlent un état moyen (jaune), ou > un indicateur révèle un état médiocre et deux autres indicateurs un état moyen.

Si le nombre d’indicateurs témoignant d’un état insatisfaisant ne dépasse pas les limites fixées ci-dessus, ou est nul, il n’est pas possible de conclure à une atteinte grave, ni de l’exclure. La même remarque s’applique lorsqu’un doute subsiste quant à la fiabilité de l’analyse et de l’appréciation (relevés sur le terrain effectués dans des conditions défavorables, p. ex.). Dans ces cas, il faut procéder à l’évaluation approfondie avant de rendre une décision définitive quant à l’obligation d’assainir. Lors de cette évaluation, il est conseillé de reprendre les indicateurs de l’appréciation sommaire et, si possible, de les réévaluer également (chap. 2.5.2).

Lorsqu’au contraire un nombre suffisant d’indicateurs révèlent un état moyen, médiocre ou mauvais au cours de l’appréciation sommaire, l’atteinte causée par l’installation étudiée peut d’emblée être considérée comme grave. Dans un tel cas, le canton peut renoncer à l’évaluation approfondie et commencer la planification des mesures destinées à atténuer les éclusées. Les résultats de l’appréciation sommaire permettent avant tout de cerner le type des mesures à prendre. Pour estimer, même approximativement, l’ampleur requise des mesures, il convient, en plus de l’analyse sommaire, d’analyser et d’apprécier des indicateurs complémentaires (chap. 3.4; fig. 6).

Les indicateurs de l’évaluation approfondie qui ne figurent pas parmi les indicateurs de l’appréciation sommaire et qui n’ont pas été examinés à titre complémentaire par le canton, doivent absolument être pris en compte au cours de la phase 2 de la planification par les détenteurs des centrales. De plus, les résultats de l’appréciation sommaire devront également être vérifiés et confirmés lors de l’évaluation approfondie, en analysant et évaluant si possible une nouvelle fois les indicateurs inclus dans l’appréciation

Lorsqu’un tronçon soumis à éclusées ne remplit pas les conditions requises pour une appréciation sommaire (voir plus haut) et lorsqu’il s’avère impossible d’étudier en parallèle un tronçon de référence non soumis à éclusées, il s’agira de procéder à une évaluation approfondie complète, dont plusieurs indicateurs pourront être transposés à d’autres morphologies que celles disponibles (chap. 2.5).

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En présence de situations complexes où plusieurs centrales exploitant par éclusées se succèdent sur le même cours d’eau, l’appréciation sommaire ne permet pas de tirer des conclusions, ou alors seulement des conclusions très limitées (annexe A4). Cette appréciation n’englobe en effet pas les indicateurs plus difficiles à analyser qui permettent de répartir approximativement les atteintes entre plusieurs installations (ex. 6). Dans de tels cas, seule une évaluation approfondie permet en général de parvenir à cet objectif.

Exemple 6: Cas ne se prêtant pas à une appréciation sommaire

Prenons la centrale A d’une installation à accumulation, située relativement loin en aval sur une rivière dont le cours compte plusieurs autres usines fonctionnant par éclusées. La centrale A accroît le débit d’éclusée maximal, qui avoisinait déjà 80 m³/s en amont, d’encore 25 m³/s au plus. Si le cours d’eau, aussi bien en amont qu’en aval de la centrale A, subit une atteinte grave, l’appréciation sommaire ne permettra pas de savoir si cette centrale doit aussi être assainie. Seule une évaluation approfondie, basée sur les indicateurs appropriés, permettra de déterminer si la centrale A provoquerait encore une atteinte grave une fois que toutes les centrales en amont seront assainies conformément aux exigences légales.

2 > Détermination des atteintes graves 35

Fig. 6 > Déroulement possible de la planification et des analyses, avec les divers indicateurs à évaluer ainsi que le détail des trois étapes («raccourci», «appréciation sommaire» et «évaluation approfondie») Les indicateurs globaux (en rouge) ne peuvent être utilisés sans réserve qu’à certaines conditions (chap. 2.4.2).

1 Lors de l’évaluation approfondie, il n’est pas indispensable d’analyser à nouveau les indicateurs déjà inclus dans l’appréciation sommaire, mais il est néanmoins recommandé de les considérer à nouveau (chap. 2.5.2). 2 Les indicateurs globaux seront aussi étudiés lors de l’évaluation approfondie. On ne pourra toutefois les évaluer que si les conditions spécifiées sont remplies.

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2.5 Evaluation approfondie

Les premières étapes de la planification cantonale ont permis d’éliminer les instal- Evaluation approfondie lations qui ne requièrent sûrement pas d’assainissement (chap. 2.1 et 2.2). Les étapes suivantes (l’appréciation sommaire ou le raccourci) ont, quant à elles, servi à identifier les installations qui devront certainement être assainies (chap. 2.3 et 2.4).

Toutes les installations restantes incluses dans la planification cantonale devront faire l’objet d’une évaluation approfondie conformément aux modalités décrites ci-après. La figure 6 présente en résumé dans quels cas et comment il convient de recourir à une telle évaluation.

L’annexe A2 explique quelques-unes des principales bases théoriques des méthodes d’analyse et d’appréciation appliquées. Il convient d’en tenir compte pour comprendre l’évaluation approfondie.

2.5.1 Les indicateurs de l’évaluation approfondie

L’évaluation approfondie sert à déterminer si la faune et la flore indigènes et leurs bio- Indicateurs topes subissent ou non des atteintes graves au sens de l’art. 39a, al. 1, LEaux. Cette évaluation est réalisée essentiellement au moyen d’indicateurs rendant compte de la taille, de la composition et de la diversité des biocénoses végétales et animales typiques de la station, conformément à l’art. 41e, let. b, OEaux. Tout comme dans l’appréciation propres indicateurs, car elles sont en général moins sensibles à des modifications hydrologiques que les poissons ou les macroinvertébrés (chap. 2.4.1). L’évaluation approfondie part donc de l’hypothèse que les organismes végétaux ne subissent aucune atteinte grave lorsque les indicateurs concernant les groupes faunistiques des poissons et du macrozoobenthos, ainsi que le milieu naturel aquatique, révèlent un état suffisant du cours d’eau.

Une partie des indicateurs de l’évaluation approfondie sont également utilisés dans l’appréciation sommaire et ont déjà été présentés au chapitre 2.4.1 Les autres indicateurs supplémentaires intervenant dans l’évaluation approfondie sont les suivants (fig. 6):

> L’indicateur P2 (échouage) détermine, en se fondant avant tout sur des calculs hydrauliques, quelles surfaces sont mises à sec lors de la diminution du débit et à quelle vitesse la mise à sec à lieu, ainsi que le risque d’échouage résultant pour les poissons. Des relevés sont réalisés sur le terrain pour compléter et confirmer les calculs. Ils servent aussi à documenter les agglomérats visibles d’invertébrés échoués. > L’indicateur P3 (frayères) recourt à des modélisations unidimensionnelles ou bidimensionnelles (selon la morphologie du cours d’eau) pour déterminer la taille potentielle des frayères qui ne se retrouvent pas à sec durant le débit plancher et ne sont pas érodées par le débit d’éclusée. Au moyen de prélèvements d’alevins des principales espèces de poissons, l’indicateur P4, utilisé à titre d’indicateur global dans l’appréciation sommaire, permet de vérifier et de confirmer ces calculs.

2 > Détermination des atteintes graves 37

> L’indicateur B3 (zonation longitudinale du macrozoobenthos) évalue dans quelle mesure la faune invertébrée correspond au type de zone biocénotique. Pour connaître sa valeur, on peut utiliser les mêmes échantillons que pour les autres indicateurs benthiques, mais en déterminant les macroinvertébrés plus précisément. > L’indicateur Q1 (température de l’eau) évalue, sur la base de séries de mesures portant sur une année au moins, les modifications soudaines que les éclusées font subir à la température de l’eau.

Des fiches décrivant les divers indicateurs (annexe A7) fournissent une description détaillée de chaque indicateur ainsi que des informations pratiques pour les analyser et les évaluer.

2.5.2 Champ d’application de l’évaluation approfondie

L’évaluation approfondie consiste à analyser tous les indicateurs disponibles selon la Limites de l’évaluation méthode décrite dans l’annexe A2 Les indicateurs P2, P3, P5, B3, H1, D1 et Q1 peu- approfondie vent être appliqués indépendamment de la qualité de l’eau et de la morphologie, c’està-dire utilisés dans tous les cas à étudier, de sorte que l’on obtient une vue d’ensemble plus étayée que dans l’appréciation sommaire (tab. 1).

L’évaluation approfondie inclut également les indicateurs dits «globaux». L’analyse de ces indicateurs s’impose en effet, car certains d’entre eux comprennent des données de base nécessaires pour d’autres indicateurs qu’il s’agit d’étudier dans tous les cas (B1 pour P5), ou parce qu’ils sont utilisés pour vérifier et confirmer d’autres indicateurs

Les indicateurs globaux ne sont toutefois utilisables que de manière restreinte dans l’évaluation même. On ne peut pas en effet les évaluer dans les cas où les conditions requises ne sont pas remplies et où l’on n’a donc pas pu procéder à une appréciation avoir réalisé auparavant une appréciation sommaire, il ‘doit commencer par vérifier la validité des indicateurs globaux suivant les exigences décrites au chapitre 2.4.2. Dans le cadre de l’évaluation approfondie, ces indicateurs ne peuvent également entrer en ligne de compte que si les concentrations de nutriments et de polluants ne dépassent pas les limites légales et s’il est possible d’étudier l’effet des éclusées dans un tronçon présentant une morphologie naturelle ou proche de l’état naturel. L’utilisation de ces indicateurs est aussi possible si les études requises peuvent être menées sur un tronçon de référence non soumis aux éclusées, mais présentant une qualité de l’eau et une morphologie similaires (chap. 2.4.3).

Lorsque l’appréciation sommaire ne révèle pas d’atteinte grave, le canton est tenu de procéder à une évaluation approfondie (fig. 6). Dans de tels cas, il est alors recommandé de vérifier une fois encore les indicateurs globaux. Cette vérification permet d’accroître la fiabilité des données, une précaution conseillée dans les cas ambigus, notamment pour les indicateurs biologiques. On s’assure ainsi que l’appréciation tient compte des variations naturelles, parfois importantes, des peuplements d’organismes et de leur composition.

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Tab. 1 > Indicateurs utilisés pour l’appréciation sommaire et l’évaluation approfondie, ainsi que pour estimer l’ampleur des mesures destinées à atténuer les éclusées (tab. 2)

Indicateurs Appréciation sommaire Evaluation approfondie Ampleur des mesures d’assainissement Globaux = Analyse toujours possible. Appréciation seulement sur des tronçons présentant Non significatif P1, P4, une morphologie et une qualité de l’eau proches de l’état naturel («transposition» B1, B2, B4 impossible à d’autres situations que les situations réelles). P5 Utilisation toujours possible (analyse et appréciation), car l’appréciation tient Non significatif compte de la qualité de l’eau et de la morphologie. H1 Utilisation toujours possible, car cet indicateur n’est pas lié à la qualité de l’eau Significatif et que l’évaluation tient compte de la morphologie. D1 Utilisation toujours possible, car cet indicateur n’est lié ni à la qualité de l’eau Significatif ni à la morphologie du cours d’eau. P2, P3 Non inclus dans l’appréciation sommaire. Utilisation toujours possible, car Significatif vraiment spécifiques aux éclusées. Q1 Non inclus dans l’appréciation sommaire. Utilisation toujours possible, car Significatif vraiment spécifiques aux éclusées. B3 Non inclus dans l’appréciation sommaire. Utilisation en général possible, car Non significatif assez spécifique aux éclusées.

Au cours de l’évaluation approfondie, on peut également utiliser autant que possible les études existantes pour déterminer la valeur des indicateurs à analyser (chap. 2.4.2).

Contrairement à l’appréciation sommaire, l’évaluation approfondie ne porte pas seule- Etat prévisible ment sur l’état actuel, mais également sur l’état dit «prévisible». Ce dernier comprend principalement les modifications prévues sur la base des connaissances actuelles et qui seront portées à la morphologie du cours d’eau et/ou à la qualité des eaux d’ici à l’expiration du délai de réalisation des mesures destinées à atténuer les éclusées, soit jusqu’à fin 2030 (annexe A2-1). Des modifications hydrologiques peuvent aussi être prises en compte dans cet état dans les cas suivants.

> L’agrandissement d’une centrale est prévu ‘d’ici à 2030 et qu’à cette occasion le débit turbiné (donc le débit d’éclusée maximum possible) est augmenté. Conformément à l’art. 41f, al. 2, let. e, OEaux, le détenteur doit en informer le canton. > La concession d’une centrale doit être renouvelée durant cette période et ce renouvellement nécessite, selon les art. 31 à 33 LEaux, un accroissement des débits résiduels (donc du débit plancher; voir l’indicateur D1, annexe A7).

Dans beaucoup de tronçons à éclusées, principalement dans les cours d’eau alpins, la qualité de l’eau correspond ‘déjà aux exigences légales et ne devrait pas subir de modification décisive dans un avenir proche. De plus, les modifications prévues sont sans doute souvent difficiles à estimer sur la base des données actuelles.

Ces vingt prochaines années, des mesures de revitalisation (élargissement du lit, p. ex.) ainsi que l’assainissement du régime de charriage vont revaloriser divers tronçons à éclusées. Pour certains de ces tronçons, les mesures prévues sont déjà connues, de sorte que l’on peut se faire une idée assez précise de l’état prévisible. A titre d’exemple, nous pouvons mentionner le Rhône valaisan (ex. A1, annexe A2-1). Dans beaucoup d’autres cas, les mesures de revitalisation ne seront fixées qu’au terme des vastes

2 > Détermination des atteintes graves 39

travaux de planification que les cantons doivent réaliser dans les domaines de la revitalisation et du régime de charriage, conformément aux nouvelles dispositions de la LEaux et de l’OEaux. Ces planifications cantonales doivent être achevées d’ici au 31 décembre 2014, à l’instar de la planification stratégique visant à assainir les éclusées. Des données de base importantes pour définir l’état morphologique prévisible de tronçons soumis à éclusée ne seront donc disponibles que lorsque les travaux de planification cantonale tireront à leur fin.

Si la morphologie d’un tronçon à éclusées change entre l’état actuel et l’état prévisible, on peut en principe distinguer deux possibilités:

> Soit les morphologies qui domineront dans l’état prévisible, après réalisation des mesures de revitalisation, existent ‘déjà dans certaines portions du tronçon à éclusée. Tous les indicateurs peuvent alors être analysés et appréciés pour ce type de morphologies, car celles-ci sont représentatives de l’état prévisible. Une appréciation fiable des indicateurs globaux ne sera toutefois possible que sur les sites présentant aujourd’hui une morphologie naturelle ou proche de l’état naturel sur un tronçon suffisamment long. Comme dans le cas de l’appréciation sommaire, l’existence de tels tronçons peut être déterminée sur la base du classement écomorphologique (chap. 2.4.2). Dans le cas du Rhin alpin, le tronçon à morphologie naturelle situé au niveau de la zone alluviale de Mastrils permet de réaliser une évaluation exhaustive de tous les indicateurs (ex. 5, p. 32). > Soit les morphologies escomptées n’existent pas encore, comme sur le tracé du Rhône (ex. A1, annexe A2-1). Il n’est alors pas possible d’apprécier l’état prévisible à l’aide des indicateurs globaux, mais uniquement en recourant à d’autres indicateurs, qui ne dépendent pas de la morphologie ou que des modélisations permettent de transposer à d’autres morphologies (fig. 6; tab. 1).

Lorsqu’aucune portion du cours d’eau ne présente, dans la situation actuelle ou dans une situation prévisible, une morphologie un tant soit peu proche de l’état naturel (parce que les mesures de revitalisation ne prévoient que des élargissements modestes du lit, p. ex.), il faudrait définir également à quoi ressembleraient les morphologies naturelles, afin de mieux pouvoir classer les résultats (annexe A3). Le présent module ne fournit toutefois pas une méthode permettant de calculer et d’apprécier les indicateurs qui conviendraient (théoriquement) pour évaluer ces morphologies naturelles.

Comme dans l’appréciation sommaire, il convient d’étudier en plus du tronçon à éclusées lui-même ‘des tronçons de référence, aux caractéristiques similaires mais ne subissant pas d’influence hydrologique, et pour autant que ces tronçons existent. On considérera alors que les différences entre tronçon à éclusées et tronçon de référence sont dues aux éclusées (chap. 2.4.3).

Dans les situations complexes, où plusieurs centrales se succèdent sur le même cours d’eau (annexe A4), on ne peut pas analyser et apprécier les effets d’une seule centrale située loin en aval indépendamment des effets engendrés par les centrales en amont. Dans de tels cas, il est utile d’entreprendre une modélisation des débits sur l’ensemble du bassin versant (annexe A4). Lorsqu’il faut étudier plusieurs centrales hydroélectriques en même temps, on se trouve en outre dans des circonstances particulières au sens

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de l’annexe 4a OEaux, et le délai prévu pour l’achèvement de la planification peut-être reporté au-delà de 2014 (chap. 4.4).

2.5.3 Détermination des atteintes graves au moyen de l’évaluation approfondie

A ce stade, les différents indicateurs requis pour déterminer l’état actuel et l’état prévi- Evaluation sible ont été analysés et, dans la mesure du possible, évalués (chap. 2.5.2).

Ces évaluations ont permis de définir les atteintes existantes au même titre que l’appréciation sommaire (chap. 2.4.4). Les atteintes dues aux éclusées devront être considérées comme graves si l’évaluation approfondie de l’état actuel ou de l’état prévisible débouche sur l’un des résultats ci-après:

> au moins un indicateur révèle un mauvais état (couleur rouge), ou > au moins deux indicateurs révèlent un état médiocre (orange), ou > au moins trois indicateurs révèlent un état moyen (jaune), ou > un indicateur révèle un état médiocre et deux autres indicateurs un état moyen.

Si le nombre d’indicateurs témoignant d’un état insatisfaisant ne dépasse pas les limites fixées ci-dessus, ou est nul, on n’est pas en présence d’une atteinte grave.

Puisque le nombre d’indicateurs pouvant être étudiés dans l’état prévisible sera souvent moins grand que pour l’état actuel, les indicateurs susceptibles de témoigner d’une atteinte dans l’état prévisible seront également moins nombreux. Par ailleurs, le nombre d’indicateurs «insuffisants» pour l’état prévisible peut effectivement changer. Lorsqu’un indicateur donné peut être analysé aussi bien dans l’état actuel que dans l’état prévisible, il convient de n’utiliser que la valeur de cet indicateur dans l’état prévisible pour déterminer le degré de gravité de l’atteinte. Dans les autres cas, il faut prendre en compte les appréciations disponibles, quel que soit l’état qu’elles reflètent.

Si, compte tenu des conditions définies, les résultats obtenus ne font pas état d’une atteinte grave, ni dans l’état actuel ni dans l’état prévisible, l’installation considérée ne nécessite pas d’assainissement et peut être exclue du reste de la procédure (fig. 4 et fig. 6). Si l’évaluation approfondie révèle au contraire l’existence d’une atteinte grave, le canton doit commencer la planification de mesures destinées à atténuer les éclusées (chap. 4.2).

Lorsque l’appréciation – indépendamment de son résultat – soulève des doutes, le Qualité des bases d’appréciation canton peut ordonner une nouvelle étude des indicateurs peu fiables, voire de tous les indicateurs de l’évaluation approfondie. La nécessité de recommencer les analyses représente une circonstance particulière au sens de l’annexe 4a OEaux, et le canton peut remettre les indications requises à l’OFEV après le délai fixé par la loi (chap. 3.5 et 4.4).

Lors de l’appréciation complémentaire, entreprise dans la planification incombant au détenteur (phase 2), les indicateurs de l’évaluation approfondie sont repris et évalués une nouvelle fois (chap. 5). Cela permet de prendre en considération les variations naturelles parfois considérables observées au sein des peuplements et de la composition des organismes, et d’étayer encore les résultats.

3 > Rapport intermédiaire 41

3 > Rapport intermédiaire

Le canton remet à l’OFEV d’ici au 30 juin 2013 un rapport intermédiaire portant sur Exigences à remplir les premières étapes de sa planification. Ce rapport contient les indications spécifiées pour le rapport intermédiaire dans l’annexe 4a, ch. 2, al. 1, OEaux.

L’annexe A6 énumère les diverses exigences minimales de l’OFEV quant au rapport intermédiaire et les documents à joindre à ce rapport.

3.1 Liste des centrales hydroélectriques susceptibles de provoquer

des variations de débit

Selon l’annexe 4a, ch. 2, al. 1, let. a, OEaux, le rapport intermédiaire comprend

> la liste, pour chaque bassin versant, des centrales hydroélectriques existantes susceptibles de provoquer des variations de débit (centrales à accumulation et centrales en rivière).

Le canton commence donc ses travaux de planification en recensant, sur son territoire, toutes les centrales hydroélectriques qui fonctionnent par éclusées, ainsi que les cours d’eau présentant des variations artificielles de débit. Ces deux informations sont complémentaires, car une centrale fonctionnant par éclusées dans le canton B peut restituer l’eau turbinée dans un cours d’eau subissant déjà l’effet d’éclusées provoquées par des centrales sises en amont, dans le canton A (annexe A4). Dans un tel cas, le canton B ne recensera pas les centrales en amont (qui ne relèvent pas de sa compétence), mais uniquement l’effet des éclusées à la frontière cantonale au titre d’atteinte existante «préalable».

La compétence cantonale pour une centrale donnée dépend en général de l’emplacement de cette centrale (plus précisément des coordonnées géographiques du bâtiment des machines) et non pas du siège juridique de la société détentrice. Les emplacements de toutes les centrales, classées par canton, figure dans la Statistique des aménagements hydroélectriques de la Suisse (SAHE, OFEN 2011), également accessible via le système d’information suisse des eaux (GEWISS; http://gewiss.admin.ch). Ce répertoire est mis à jour chaque année.

En ce qui concerne les centrales situées sur la frontière nationale, les compétences sont régies par des dispositions spéciales (voir p. ex. OFEV 2011a, Limnex 2001). C’est en effet la Confédération qui octroie les droits d’eau sur les tronçons touchant la frontière nationale. A ce titre, il lui incombe également d’appliquer la législation sur la pêche et sur la protection des eaux aux centrales concessionnaires frontalières et d’ordonner le cas échéant leur assainissement. La planification des assainissements requis incombe aux cantons sur le territoire desquels se trouvent les centrales, qui l’établissent en consultant la Confédération.

Assainissement des éclusées – Planification stratégique. Un module de l’aide à l’exécution Renaturation des eaux OFEV 2012 42

Le rapport intermédiaire doit comprendre une liste de toutes les installations et tronçons de cours d’eau que le canton a jugés pertinents lors d’une première étape (fig. 4). Il s’agit de tous les cas où l’on est en présence d’éclusées au sens de la loi (chap. 2.1). Selon le rapport de la CEATE-E (2008), cette liste doit également comprendre expressément les centrales en rivière (chap. 1.3) et les tronçons qu’elles influencent.

La Suisse ne dispose pas d’un registre national uniforme et exhaustif recensant toutes les centrales provoquant des variations de débit assimilables à des éclusées. Les cantons ont donc tout intérêt à consulter plusieurs sources pour établir une liste aussi complète que possible.

Registres et informations sur l’exploitation par éclusées

Voici les documents (dans l’ordre de leur parution) répertoriés jusqu’à présent à l’échelle nationale concernant les centrales fonctionnant par éclusées ou les tronçons de cours d’eau subissant l’effet d’éclusées: er > OFEE (1973): Statistique des aménagements hydroélectriques de la Suisse au 1 janvier 1973, éditée par l’Office fédéral de l’économie des eaux, Berne. Cette édition contient des données sur le type et la taille de bassin d’accumulation, données n’apparaissant plus dans les éditions ultérieures. > Limnex (2001): Schwall/Sunk-Betrieb in schweizerischen Fliessgewässern. Etude des données disponibles sur mandat de l’Office fédéral de l’environnement, de la forêt et du paysage, division Protection des eaux et pêche, Berne > Margot et al. (2010): Influence sur les cours d’eau des aménagements hydroélectriques (≥ 300 kW) et de la régularisation des lacs. Atlas hydrologique de la Suisse (HADES), publié par l’Office fédéral de l’environnement, division Hydrologie, Berne, planche 5.3. > Balmer, M. A.: Nachhaltigkeitsbezogene Typologisierung der schweizerischen Wasserkraftanlagen – GIS-basierte Clusteranalyse und Anwendung in einem Erfahrungskurvenmodell. Thèse en préparation, EPF Zurich.

Aucun de ces répertoires n’est complet. En effet, ils ne mentionnent en général pas les variations de débit, pour la plupart minimes, provoquées par les retenues de centrales au fil de l’eau, ni les petites à très petites centrales ou les petits cours d’eau.

Nous recommandons dès lors ‘de puiser d’emblée dans d’autres sources d’information, qui fournissent des indications plus détaillées pour chaque canton. Mentionnons en particulier:

> les données des stations cantonales de mesure des débits et autres données de bases hydrologiques des services cantonaux spécialisés; > les cartes et les registres cantonaux des droits d’eau; > les connaissances et l’expérience des spécialistes des services cantonaux en charge de la protection des eaux, de la pêche et de l’énergie, des employés des centrales et des membres de sociétés locales de pêche et sections des associations de protection de l’environnement.

3 > Rapport intermédiaire 43

L’obligation de faire figurer dans le rapport non seulement les centrales hydroélectriques, mais aussi certains tronçons de cours d’eau, facilite l’évaluation, en particulier dans les cas suivants:

> Lorsque, sur des tronçons de cours d’eau où se succèdent un grand nombre de centrales, les stations de mesure existantes ne révèlent aucune variation de débit ou seulement des variations faibles (rapport débit d’éclusée/débit plancher nettement inférieur à 1,5:1), il ne sera plus nécessaire d’étudier séparément chaque centrale sise en amont. Si le rapport débit d’éclusée/débit plancher enregistré par une station de mesure est toutefois égal ou supérieur à la valeur limite, il conviendra de vérifier laquelle des centrales en amont provoque ces variations de débit et quelle est l’amplitude de ces dernières directement en aval de la centrale. > Lorsque, dans des situations complexes, les effets de plusieurs ou d’un grand nombre de centrales fonctionnant par éclusées se superposent dans un même bassin versant, il est possible d’utiliser les données fournies par les stations de mesure existantes pour étudier l’effet des éclusées sur les tronçons concernés. Dans ce genre de situations particulières, répartir la responsabilité de cet effet entre les diverses centrales prend par contre souvent beaucoup plus de temps (chap. 3.5).

3.2 Indications concernant les atteintes graves

Selon l’annexe 4a, ch. 2, al. 1, let. b, OEaux, le rapport intermédiaire doit comprendre Représentation cartographique

> des indications sur les centrales hydroélectriques portant gravement atteinte à la faune et à la flore indigènes et à leurs biotopes par les éclusées qu’elles provoquent, de même que sur les tronçons de cours d’eau concernés.

A ce stade, il faut commencer par énumérer tous les cas présentant certes un régime d’éclusées au sens de l’art. 39a LEaux, mais ayant néanmoins été exclus de la procédure et à qui l’obligation d’assainir ne s’applique pas, soit parce que le rapport débit d’éclusée/débit plancher est inférieur à 1,5:1 (chap. 2.2.1), soit parce qu’ils ont été traités via l’«issue de secours». Si le canton a recouru à l’issue de secours (chap. 2.2.2), il doit motiver clairement sa décision.

La liste devra également comprendre les centrales dont l’évaluation approfondie a clairement démontré qu’elles ne provoquent aucune atteinte grave et qui ont été définitivement classées parmi les installations ne nécessitant pas d’assainissement (chap. 2.3). Ces conclusions doivent être dûment justifiées.

Sur une carte, on indiquera enfin tous les tronçons à éclusées et toutes les installations fonctionnant par éclusées dont on sait, soit sur la base de l’appréciation sommaire soit parce que le canton leur a fait emprunter le raccourci, qu’elles portent à l’évidence gravement atteinte à la faune et à la flore indigènes et à leurs biotopes (chap. 2.3 et 2.4). De même, il convient d’ores et déjà d’indiquer ici les centrales pour lesquelles des études menées dans le cadre de l’évaluation approfondie ont établi qu’elles sont à l’origine d’atteintes graves (chap. 2.5). Le rapport intermédiaire doit expliciter clairement les résultats et spécifier comment on a constaté la nécessité d’assainir (données de

Assainissement des éclusées – Planification stratégique. Un module de l’aide à l’exécution Renaturation des eaux OFEV 2012 44

base utilisées, résultats de l’appréciation sommaire). Si le canton a emprunté l’issue de secours (chap. 2.3), il doit dûment motiver sa décision.

Pour terminer, il convient d’indiquer encore les cas (tronçons et installations) où l’appréciation sommaire ne suffit pas pour évaluer le degré de gravité des atteintes et qui n’ont pas encore pu faire l’objet d’une évaluation approfondie.

3.3 Potentiel écologique et degré de gravité des atteintes

Selon l’annexe 4a, ch. 2, al. 1, let. c, OEaux, le rapport intermédiaire doit comprendre

> une évaluation du potentiel écologique des tronçons de cours d’eau subissant des atteintes graves et du degré de gravité de ces atteintes.

A ce stade précoce de la procédure, le potentiel écologique ne peut être estimé qu’ap- Potentiel écologique proximativement. Conformément à l’art. 33a OEaux, ce potentiel résulte, pour les cours d’eau à l’état naturel, de l’importance écologique des eaux dans leur état actuel et, pour les cours d’eau subissant déjà une atteinte, de l’importance écologique que les eaux pourraient revêtir après réparation des atteintes nuisibles causées par l’homme, dans la mesure impliquant des coûts proportionnés. Pour l’appréciation de l’importance écologique actuelle d’un cours d’eau, il s’agit de tenir compte de différents critères, dont: présence d’un site inscrit dans un inventaire national et cantonal, présence d’habitats d’espèces menacées ou prioritaires, possibilité d’un développement dynamique propre au cours d’eau, emplacement dans le réseau hydrographique ou rôle marquant dans le paysage (pour les détails, cf. OFEV, 2011b). Quant à la possible importance future d’un cours d’eau, on peut la déterminer soit sur la base de l’état d’un tronçon de référence (s’il en existe un), soit en se fondant sur les premières informations disponibles concernant l’état prévisible ou un objectif probable de développement (annexe A2-1). Ces informations peuvent provenir par les données disponibles fournies par les planifications stratégiques menées parallèlement dans les domaines de la revitalisation et du charriage, voire par la détermination de morphologies naturelles (annexe

A l’inverse, la gravité de l’atteinte doit être déterminée avec précision. Que ce soit dans Gravité de l’atteinte l’appréciation sommaire ou dans l’évaluation approfondie, elle peut être directement identifiée par le nombre d’indicateurs révélant un état des eaux moyen, médiocre ou mauvais (couleurs jaune à rouge; annexe A2-2). Dans le cas d’installations pour lesquelles le canton a opté pour le raccourci (chap. 2.3), il faut plutôt partir de l’hypothèse que les atteintes sont importantes.

Le module Hydrologie du SMG (HYDMOD) peut également fournir des données permettant d’évaluer la gravité des atteintes. Ainsi, on peut se fonder sur le simple rapport débit d’éclusée/débit plancher qui a été calculé dans le but de pouvoir écarter les installations ne présentant à coup sûr aucune nécessité d’assainissement (chap. 2.2). Mais on peut aussi recourir à une appréciation complète du phénomène d’éclusée, avec détermination de la classe d’état du tronçon (Pfaundler et al. 2011; voir fig. 5).

3 > Rapport intermédiaire 45

3.4 Mesures d’assainissement envisageables et probables

Selon l’annexe 4a, ch. 2, al. 1, let. d, OEaux, le rapport intermédiaire doit comprendre Mesures d’assainissement possibles > pour chaque centrale hydroélectrique portant gravement atteinte à la faune et à la flore indigènes et à leurs biotopes par les éclusées qu’elle provoque: les mesures d’assainissement envisageables, leur évaluation et les mesures qui devront probablement être prises, de même que les indications sur leur coordination dans l’ensemble du bassin versant.

Pour pouvoir, dès ce stade précoce de la planification, déterminer les mesures réalisables à même d’atténuer les éclusées et, mieux encore, pouvoir aussi choisir les mesures à privilégier, il faut inclure les détenteurs dans les travaux. Il convient notamment de vérifier si l’implantation de l’installation impose le cas échéant un certain type de mesures. La loi (art. 39a, al. 1, LEaux) prévoit en premier lieu des mesures constructives et en deuxième lieu, des mesures d’exploitation, mais uniquement sur demande du détenteur. Pour cette raison, des mesures d’exploitation doivent être examinées uniquement si le détenteur en fait la demande. Dans le cas des mesures constructives, il est possible d’estimer suffisamment tôt la surface de terrain nécessaire et d’établir si un tel terrain est disponible à proximité de l’installation (fig. 6). Dans ces diverses réflexions, il s’agit en outre d’accorder une place appropriée aux intérêts de protection de la nature et du paysage (chap. 4.2.2).

Mesures envisageables pour atténuer les éclusées

Selon Meile et al. (2005), on peut envisager les mesures constructives (c) ou d’exploitation (e) ci-après pour atténuer les éclusées provoquées par les centrales hydroélectriques (excepté les mesures touchant à la morphologie des cours d’eau):

> Mesures constructives – déverser directement l’éclusée (eau turbinée) dans un lac (c); – dériver l’éclusée dans une galerie ou un canal séparés (c); – aménager des bassins ou des cavernes relativement grands afin de réduire l’amplitude des éclusées (c); – aménager des bassins plus petits destinés à amortir les gradients de débits (taux de montée et de descente du niveau d’eau lors des éclusées) (c).

> Mesures d’exploitation (uniquement sur demande du détenteur) – accroître le débit minimum (débit plancher) en aval du bassin d’accumulation ou de la centrale (e); – réduire le débit maximum (débit d’éclusée) en réduisant la production de courant (e); – diminuer les taux de montée et de descente du niveau d’eau en ralentissant le démarrage et l’arrêt des turbines ou en procédant par paliers (e); – recourir à l’exploitation anticyclique de plusieurs centrales successives (e).

Parmi les mesures constructives, il ne s’agit pas seulement d’étudier de manière approfondie la possibilité de réaliser un bassin de compensation, mais d’envisager d’emblée

Assainissement des éclusées – Planification stratégique. Un module de l’aide à l’exécution Renaturation des eaux OFEV 2012 46

d’autres solutions. Ces dernières peuvent également comprendre des combinaisons novatrices permettant d’exploiter des synergies complémentaires. Voici quelques exemples:

> Bassins à plusieurs usages, servant non seulement à atténuer les éclusées, mais contribuant aussi à la protection contre les crues, aux activités de loisirs, à la production de courant, voire à d’autres aspects de la protection ou de l’utilisation (EPFL 2007). > Utilisation simultanée de bassins de compensation à des fins d’accumulation et de pompage, comme le prévoit expressément l’art. 39a, al. 4, LEaux, sans avoir à modifier la concession. A titre d’exemple, mentionnons le bassin de compensation de Tierfehd dans la vallée de la Linth (AXPO 2006). > Dérivation de l’éclusée dans une conduite sous pression et turbinage de cette eau dans une centrale supplémentaire (fonctionnant à éclusées). La centrale de Chlus que Repower (2010) prévoit dans le Bas-Prättigau en est un exemple.

Selon l’OFEV (2011a), il faut partir d’emblée d’une palette de mesures aussi large que possible, sans exclure les mesures d’exploitation, ces dernières ne pouvant toutefois, en vertu de l’art. 39a, al. 1, LEaux, être envisagées qu’à la demande du détenteur. Parmi les mesures ainsi sélectionnées, il faut commencer par retenir celles qui apparaissent envisageables, c’est-à-dire réalisables dans le cas considéré. L’implantation de l’installation jouant aussi un rôle dans cette décision, les détenteurs devraient être inclus dès le départ dans les travaux de planification.

Si le canton a identifié la nécessité d’assainir une installation en se fondant uniquement sur les indicateurs relativement peu précis de l’appréciation sommaire, ou avec le raccourci encore plus simplifié (chap. 2.3), tout ce qu’il peut faire, à ce stade de la planification, c’est fournir des indications concernant le type probable des mesures d’assainissement (fig. 6). En outre, dans certains cas, ces indications ne seront même pas définitives; c’est notamment le cas lorsqu’une mesure ne peut atteindre son objectif que si elle dépasse une ampleur minimale, et qu’il est impossible de déterminer cette ampleur à partir des données rudimentaires issues de l’appréciation sommaire ou du raccourci. Voici un exemple: dans une situation donnée, il est possible d’établir relativement tôt que la mesure à privilégier consistera à construire un bassin de compensation, cependant aucune décision définitive ne pourra être prise sur la faisabilité de cette mesure tant que le volume du bassin n’aura pas été calculé ou estimé approximativement.

Dans de tels cas, le canton peut, dans le cadre de sa planification, analyser et évaluer d’autres indicateurs (P2, P3, H1, D1 et Q1; fig. 6), qui permettront de définir plus précisément le type des mesures et, jusqu’à un certain point, de déterminer leur envergure (chap. 4.2). Sinon, l’envergure nécessaire de la mesure (tel le volume d’un bassin de compensation) sera seulement fixée au cours de la phase 2, c’est-à-dire dans le cadre de la planification des mesures par le détenteur (chap. 5).

Au cours de la première phase de planification, la possibilité de coordonner les mesu- Coordination au niveau du bassin res au niveau du bassin versant est également restreinte, surtout dans les grands bassins versant versants comptant de nombreux aménagements hydroélectriques fonctionnant par éclu-

3 > Rapport intermédiaire 47

sées. En général, une évaluation approfondie complète s’impose alors pour savoir à quel point chacune des centrales porte atteinte aux eaux et quelles mesures s’avèrent envisageables et judicieuses pour chacune d’entre elles. Dans certains cas, il est toutefois possible d’établir, dès les premières étapes de la planification, que plusieurs centrales situées dans un bassin versant provoquent sans doute des atteintes graves, même considérées séparément (p. ex. sur la base des données existantes ou du rapport débit d’éclusée/débit plancher calculé à partir des données d’exploitation conformément à HYDMOD). Dans de tels cas, on peut commencer à harmoniser les mesures envisageables dans le bassin versant (même si on ne peut pas encore les quantifier avec précision). Lorsque le bassin versant s’étend sur plusieurs cantons (fig. A7, annexe A4), il convient dès ce stade de coordonner la planification entre les cantons.

Les chapitres 4.2 et 4.3 fournissent des indications plus détaillées sur la planification des mesures et sur leur harmonisation au niveau du bassin versant.

3.5 Centrales hydroélectriques présentant des circonstances particulières

Selon l’annexe 4a, ch. 2, al. 1, let. e, OEaux, le rapport intermédiaire doit comprendre Données insuffisantes

> pour les centrales hydroélectriques dans le cas desquelles les mesures d’assainissement, qui devront probablement être prises en vertu de la let. d, ne peuvent pas encore être fixées en raison de circonstances particulières: un délai au terme duquel les indications visées à la let. d seront remises à l’OFEV.

Selon l’annexe 4a, ch. 1, OEaux, des circonstances particulières existent principalement lorsqu’il s’agit d’examiner des situations complexes comprenant plusieurs centrales fonctionnant par éclusées situées sur le même cours d’eau. D’autres raisons peuvent toutefois justifier une prolongation du délai, par exemple lorsque les études menées dans le cadre de l’évaluation approfondie s’avèrent insuffisamment fiables ou significatives, et qu’il faut les recommencer (chap. 2.5.3).

Assainissement des éclusées – Planification stratégique. Un module de l’aide à l’exécution Renaturation des eaux OFEV 2012 48

4 > Planification jusqu’en 2014

Le canton doit remettre à l’OFEV d’ici au 31 décembre 2014 un rapport sur les résul- Exigences quant à la tats de sa planification. Ce rapport contient les indications spécifiées dans l’annexe 4a, planification cantonale ch. 2, al. 2, OEaux.

L’annexe A6 énumère les exigences minimales de l’OFEV quant au rapport sur la planification cantonale et les documents à joindre à ce rapport.

4.1 Liste définitive des centrales hydroélectriques à assainir

Selon l’annexe 4a, ch. 2, al. 2, let. a, OEaux, le rapport sur la planification cantonale Qui doit assainisir? doit comprendre Où faut-il assainir?

> une liste des centrales hydroélectriques dont les détenteurs doivent prendre des mesures ‘pour éliminer les atteintes graves portées à la faune et à la flore indigènes et à leurs biotopes par les éclusées (…)

Dans son rapport, le canton doit énumérer, en les faisant également figurer sur une Représentation cartographique carte, toutes les installations qui doivent manifestement être assainies. Cette liste devra aussi reprendre les installations pour lesquelles l’appréciation sommaire avait révélé qu’elles provoquaient une atteinte grave et qui figuraient déjà à ce titre dans le rapport intermédiaire (chap. 3.2).

Le canton doit soumettre à une évaluation approfondie les centrales hydroélectriques et les tronçons de cours d’eau n’ayant pas pu être éliminés de la procédure à un stade précoce (chap. 2.2) ou ayant été classés parmi les installations devant manifestement être assainies (chap. 2.3 et 2.4, fig. 4). Cette évaluation permet de déterminer quelles installations et quels tronçons provoquent ou subissent des atteintes graves au sens de l’art. 41e OEaux (chap. 2.5). Conformément à l’art. 39a, al. 1, LEaux, les détenteurs des centrales hydroélectriques concernées sont tenus de prendre des mesures pour éliminer les atteintes graves (mesures d’assainissement, chap. 4.2).

En s’appuyant sur le chapitre 2 et l’annexe A2, le canton doit expliquer comment il a mené l’évaluation approfondie et à quel résultat il a abouti (utilisation de données existantes, études réalisées par le canton lui-même, appréciation des indicateurs, raisons ayant conduit à renoncer à certains indicateurs).

4 > Planification jusqu’en 2014 49

4.2 Planification des mesures d’assainissement

Selon l’annexe 4a, ch. 2, al. 2, let. a, OEaux, le rapport sur la planification cantonale Type et délai des mesures doit en outre compléter la liste des installations à assainir en spécifiant d’assainissement

> (…) [les] mesures d’assainissement prévues et [les] délais fixés pour leur planification et leur réalisation; les délais sont fixés selon l’urgence de l’assainissement.

Le canton élabore une planification sommaire des mesures concrètes destinées à atténuer les éclusées. En vertu de l’art. 39a, al. 1, LEaux, ces mesures sont en général des mesures constructives, car les mesures d’exploitation ne peuvent être ordonnées qu’à la demande du détenteur. Lors de la planification de ces mesures d’assainissement, il s’agit principalement de tirer au clair les deux points suivants:

a) De quelle manière et dans quelle mesure faut-il atténuer l’exploitation par éclusées pour supprimer les atteintes graves existantes? b) Quelles mesures, réalisables dans le cas considéré, permettront d’obtenir l’atténuation requise?

Si ces deux points se succèdent dans la planification, il est néanmoins possible de les traiter séparément au début. Le choix des mesures permettant d’atténuer les éclusées peut même commencer avant que l’on ne connaisse exactement les atteintes existantes.

4.2.1 Type et ampleur des mesures d’assainissement

Au point a), le type et l’ampleur des atteintes existantes sont déterminés à partir de Analyse du déficit l’appréciation des divers indicateurs (analyse du déficit). Plus les indicateurs de l’évaluation approfondie sont nombreux à témoigner d’une atteinte grave ou très grave, plus l’effet des éclusées devra être considéré comme important, et plus il faudra donc s’efforcer de l’atténuer. L’analyse doit par ailleurs prendre en compte le nombre d’indicateurs ayant effectivement permis d’apprécier l’état actuel et l’état prévisible (chap. 2.5.2).

Le recours à HYDMOD peut fournir d’autres données de base pour évaluer le degré de gravité de l’atteinte (chap. 3.3).

L’évaluation approfondie indique également, jusqu’à un certain point, de quelle manière et sur la base de quels paramètres (fig. 2) il convient d’atténuer les éclusées. Le tab. 2 ci-après présente les indicateurs fournissant des informations utiles sur les paramètres importants caractérisant les éclusées. Un exemple de l’utilisation pratique de l’indicateur P3 pour définir un débit d’éclusée écologiquement supportable dans la Linth glaronnaise est donné par Kirchhofer et Breitenstein (2008).

Assainissement des éclusées – Planification stratégique. Un module de l’aide à l’exécution Renaturation des eaux OFEV 2012 50

Tab. 2 > Utilisation possible des indicateurs de l’évaluation approfondie pour estimer approximativement l’atténuation à obtenir à partir de quelques paramètres caractéristiques des éclusées

Caractéristiques Indicateur Lien entre indicateur et caractéristique Application pratique des éclusées Niveau de l’eau durant le P3 Diminuer le débit d’éclusée ou accroître le débit plancher Modifier progressivement les débits plancher et débit d’éclusée et durant Frayères (donc réduire l’amplitude de l’éclusée) a pour conséquence d’éclusée jusqu’à ce que l’indicateur P3 (établi par le débit plancher (amplitu- d’augmenter la taille des frayères propices à la reproduc- calcul) ne révèle plus d’atteinte grave. de de l’éclusée) tion des poissons. En effet, le charriage est ainsi réduit durant l’éclusée et les surfaces mises à sec moins étendues durant le débit plancher. Niveau de l’eau durant le Q1 Les variations de température entre le débit d’éclusée et le L’amplitude ou les taux de variation entre le débit débit d’éclusée et durant le Température débit plancher (et vice-versa) sont d’autant plus grandes d’éclusée et le débit plancher sont réduits (par calcul débit plancher (amplitude de l’eau que le débit monte plus haut ou descend plus bas et que la de dilution) jusqu’à ce que les paramètres de tempérade l’éclusée), taux de transition est rapide. ture correspondent à l’indicateur Q1. montée et de descente du niveau d’eau Niveau de l’eau durant le H1 Diminuer le niveau de l’eau durant le débit d’éclusée et le La concentration maximale de matières en suspension débit d’éclusée et taux de Colmatage taux de montée du niveau d’eau réduit la remise en découle de l’évaluation de l’indicateur H1. A partir de montée du niveau d’eau suspension des matières déposées sur le fond du lit. La là, on n’obtient qu’une estimation grossière du niveau turbidité sera alors plus faible et le colmatage réduit. de l’eau durant l’éclusée et du taux de montée du niveau d’eau (Schälchli et al. 2003, Limnex 2010, OIKOS 2011). Niveau de l’eau durant le D1 L’indicateur montre une atteinte grave lorsque le débit Le débit plancher est fixé après la restitution (centrale) débit plancher Débit minimal plancher à partir de la centrale ne répond pas aux exigen- au niveau requis par les art. 31 à 33 LEaux. ces des art. 31 à 33 LEaux. Taux d’abaissement du P2 Ralentir l’abaissement du niveau d’eau ou de la diminution Il convient de ralentir l’abaissement du niveau de l’eau

niveau d’eau Echouage du débit (c’est-à-dire prolonger la transition entre débit jusqu’à ce que l’indicateur P2 (établi par calcul) ne (calcul) d’éclusée et débit plancher) diminue le risque d’échouage révèle plus d’atteinte grave. pour les poissons et les macro-invertébrés.

A ce stade de la planification, on ne peut qu’estimer comment et à quel point il faudra atténuer le régime d’éclusées. Ce n’est qu’au cours de la phase 2 de la planification, qui incombera dès 2015 aux détenteurs (chap. 5), que l’on déterminera plus précisément les déficits existants et que l’on établira une planification détaillée des mesures sur la base de modélisations élaborées pour différents scénarios de débits.

4.2.2 Détermination des mesures d’assainissement à mettre en œuvre

Au point b), il importe tout d’abord de délimiter le type de mesures envisageables dans Type des mesures un cas concret donné. Le chapitre 3.4 indique différents types de mesures destinées à d’assainissement atténuer les éclusées, que le canton peut prendre en considération dans sa planification.

A la demande des détenteurs, il est possible d’appliquer une mesure d’exploitation en lieu et place d’une mesure constructive. Une telle mesure consiste par exemple, pour le détenteur d’une centrale, à compenser les variations de débit provoquées par une centrale sise en amont par une gestion anticyclique du réservoir d’accumulation. Les autres mesures d’exploitation envisageables vont de l’optimisation du fonctionnement d’une série de centrales successives à la modification complète du mode d’exploitation (p. ex. passage d’une production de pointe à une production en continu). Des exemples récents de la planification de telles mesures existent notamment sur la Reuss, dans le

4 > Planification jusqu’en 2014 51

canton d’Uri (Misurio 2010, Werlen 2011), ou sur l’Aabach, dans le canton de Zurich (Entegra 2011).

Dans nombre de cas, les mesures constructives constitueront cependant les mesures Conflits et synergies prioritaires, voire les seules envisageables. La plupart d’entre elles passent par l’aménagement de nouveaux ouvrages dans le paysage (bassins de compensation, canaux de dérivation, nouveaux paliers de turbinage, etc.). Les variantes souterraines (cavernes de compensation, galeries de dérivation, p. ex.), qui économisent de la place, sont en général beaucoup plus coûteuses. La disponibilité de terrains appropriés à proximité d’une centrale et les besoins en terrains requis par certaines mesures restreindront dès lors souvent le choix des mesures constructives qui pourront réellement être envisagées et étudiées plus en détail (fig. 6).

Lors de l’élaboration des mesures constructives d’assainissement, il importe donc de vérifier suffisamment tôt si des conflits ou des synergies sont à prévoir (protection de la nature, du paysage et du patrimoine, agriculture, forêt, activités récréatives, possibilité d’accumulation par pompage). Cette vérification doit notamment s’appuyer sur les réglementations et les instruments de l’aménagement du territoire (plans sectoriels, d’affectation et de zones).

Dans des situations complexes, où plusieurs centrales se succèdent sur le même cours d’eau, il convient de coordonner d’emblée la planification des mesures à l’échelle du bassin versant. Il est alors préférable de commencer la planification par la centrale située le plus en amont, puis de l’étendre progressivement aux installations suivantes. C’est la seule manière de garantir que les effets des mesures d’atténuation prises en amont seront déjà connus au moment de la planification concernant les centrales en aval, et qu’ils pourront donc y être intégrés.

Finalement, toutes les installations prises isolément ou considérées ensemble et sises sur territoire cantonal, devraient être assainies au point qu’aucun tronçon à éclusées ne subisse plus d’atteinte écologique.

Si l’état d’un cours d’eau à éclusées est tout juste conforme à la législation à l’endroit où il quitte le territoire cantonal, et qu’une ou plusieurs centrales fonctionnant par éclusées sont sises sur ce même cours d’eau dans le canton suivant, ce dernier n’a guère de marge de manœuvre pour agir. Afin que les exigences légales soient respectées sur ce tronçon également, les centrales du deuxième canton devraient donc compenser les éclusées. Pour éviter une répartition aussi unilatérale de l’obligation d’assainir, la planification des mesures d’assainissement dans un bassin versant s’étendant sur plusieurs cantons devra d’emblée être coordonnée non seulement au sein de chaque canton, mais aussi, en vertu de l’art. 46, al. 1, OEaux, entre les divers cantons concernés. On peut ainsi envisager de doter une centrale située en amont d’un bassin de compensation plus grand que nécessaire, afin de permettre à la centrale suivante (que le manque de place empêche de s’équiper d’un bassin de compensation suffisant) de fonctionner moyennant une atténuation plus faible. Une autre mesure consisterait par exemple à dériver le débit d’éclusée d’une centrale sise en amont vers la prochaine centrale en aval, où les eaux turbinées des deux centrales pourraient être stockées provisoirement dans un bassin de compensation commun.

Assainissement des éclusées – Planification stratégique. Un module de l’aide à l’exécution Renaturation des eaux OFEV 2012 52

Lorsque l’on privilégie l’aménagement d’un bassin (ou d’une caverne souterraine) de compensation ‘pour atténuer les éclusées, la taille de l’ouvrage choisi peut être évaluée grossièrement au moyen d’une approximation itérative facile à réaliser (annexe A5). Les données nécessaires pour cette estimation découlent des résultats de l’évaluation approfondie, mais principalement des paramètres suivants: amplitude des éclusées, taux de descente du niveau d’eau ou taux de diminution du débit (tab. 2).

Après avoir déterminé approximativement les mesures d’assainissement envisageables et efficaces et, dans les situations complexes, après avoir coordonné ces mesures à l’échelle du bassin versant, le canton fixe l’ordre dans lequel les diverses installations devront être assainies, de même que les délais de planification et de réalisation des mesures. Pour ce faire, il se fonde surtout sur l’importance écologique des cours d’eau concernés (fig. 6). Cette définition des priorités ne constitue pas une pesée des intérêts, car elle n’a aucune incidence sur les mesures déjà arrêtées. Cette étape consiste en effet uniquement à déterminer l’urgence des divers assainissements du point de vue écologique et à fixer ensuite un délai d’assainissement pour chaque installation.

Pour estimer la valeur écologique des cours d’eau, le canton peut se fonder sur sa stratégie cantonale de protection et d’utilisation, dans la mesure où il en possède une. Si tel n’est pas le cas, les recommandations de la Confédération en la matière (OFEV, OFEN, ARE 2011) peuvent servir de directives.

4.3 Coordination des mesures au niveau du bassin versant

Selon l’annexe 4a, ch. 2, al. 2, let. b, OEaux, le rapport sur la planification cantonale Coordination au niveau du bassin doit comprendre versant

> des indications sur la coordination des mesures d’assainissement prévues dans le bassin versant du cours d’eau concerné avec d’autres mesures destinées à protéger les biotopes naturels et à assurer la protection contre les crues.

Selon l’OFEV 2011a:, ces indications concernent un large éventail de mesures pouvant également exercer une influence sur l’état écologique et la fonctionnalité écologique du cours d’eau. Les mesures destinées à protéger les milieux naturels comprennent en premier lieu la revitalisation des eaux, ainsi que le rétablissement du régime de charriage et de la connectivité longitudinale. Dans ces trois domaines, les cantons seront en effet appelés, ces prochaines années, à planifier des mesures d’assainissement en parallèle à la planification dans le domaine des éclusées.

La coordination avec la protection contre les crues doit être assurée en collaboration avec les services cantonaux compétents à ce sujet.

Le module Coordination des activités de gestion des eaux, que l’OFEV publie en 2012 et qui fait partie intégrante de l’aide à l’exécution Renaturation des eaux, contient des instructions générales sur la coordination des mesures entre les divers domaines et à l’échelle du bassin versant.

4 > Planification jusqu’en 2014 53

Pour les bassins versants s’étendant sur plusieurs cantons (fig. A7, annexe A4), la coordination doit également être assurée au plan intercantonal (art. 46 OEaux).

4.4 Centrales hydroélectriques présentant des circonstances particulières

Selon l’annexe 4a, ch. 2, al. 2, let. c, OEaux, le rapport sur la planification cantonale Données insuffisantes, décision doit comprendre d’assainir encore impossible à prendre > pour les centrales hydroélectriques dans le cas desquelles les mesures d’assainissement à prendre ne peuvent pas encore être fixées en raison de circonstances particulières: un délai au terme duquel le canton déterminera si des mesures d’assainissement s’imposent et, le cas échéant, lesquelles et dans quel délai elles devront être planifiées et réalisées.

Un délai de planification plus long s’impose notamment pour les situations complexes, dans lesquelles plusieurs centrales sont réparties dans un grand bassin versant ou même sur plusieurs cantons. Conformément à l’art. 39a, al. 3, LEaux, les mesures doivent alors être coordonnées à l’échelle du bassin versant. C’est la raison pour laquelle les cantons ne seront parfois pas en mesure de fournir toutes les indications requises ‘pour fin 2014.

D’autres raisons pourront aussi justifier un retard dans la planification: si l’analyse des indicateurs de l’évaluation approfondie ne débouche pas sur des résultats plausibles, il faudra par exemple recommencer les travaux l’année suivante (chap. 2.5.3).

Dans la plan de mesures, à remettre à l’OFEV ‘d’ici au 31 décembre 2014, le canton devra expliquer pourquoi il n’est pas encore en mesure de fournir les indications requises et indiquer le délai au terme duquel il aura déterminé si des mesures d’assainissement s’imposent et, le cas échéant, les mesures à prendre et dans quel délai elles devront être réalisées.

Assainissement des éclusées – Planification stratégique. Un module de l’aide à l’exécution Renaturation des eaux OFEV 2012 54

5 > Aperçu de la planification qui incombera aux détenteurs (phase 2) et du contrôle d’efficacité L’OFEV examine le rapport sur la planification cantonale, de même que les centrales à Planification détaillée assainir mentionnées dans ce rapport et les mesures prévues pour atténuer les éclusées par les détenteurs – pour autant que le canton ait pu les fixer dans le délai imparti. Si l’office approuve le rapport, le canton ordonne dès 2015 l’assainissement des installations concernées et charge les détenteurs concernés de poursuivre la planification des mesures destinées à atténuer les éclusées (fig. 1). Selon l’art. 41g, al. 1, OEaux, les détenteurs sont donc aussi explicitement tenus d’élaborer et d’examiner plusieurs variantes de mesures d’assainissement. Cette étape marque le début de la phase 2 de la planification, phase ne faisant pas l’objet de la présente aide à l’exécution. Dans ce qui suit, quelques idées et propositions, mais aussi des questions encore en suspens concernant le déroulement de la phase 2, sont présentées brièvement, telles qu’elles sont apparues lors du développement de la méthode de la phase 1.

Au cours de la phase 2, les détenteurs doivent procéder à une appréciation complémentaire. Ils doivent tout d’abord commencer par l’évaluation approfondie complète, si celle-ci n’a pas encore été réalisée au cours de la planification cantonale (chap. 2.5). Cependant, même si le canton a déjà réalisé une évaluation approfondie, il est recommandé d’analyser une nouvelle fois au moins certains indicateurs, dans le but d’étayer les résultats (chap. 2.5.3).

L’évaluation complémentaire va intentionnellement un peu plus loin que l’évaluation fondamentale, car elle comprend l’évaluation d’indicateurs supplémentaires et l’appréciation du nouvel état des objectifs de développement. Elle permet ainsi d’appréhender avec davantage de précision encore le degré de gravité des atteintes constatées et le potentiel écologique du tronçon concerné, soit deux facteurs jugés déterminants pour la planification des mesures selon l’art. 39a, al. 2, LEaux. L’annexe A2-1 définit et explique les objectifs de développement à atteindre.

Contrairement aux indicateurs de l’évaluation approfondie (chap. 2.5.1), les nouveaux indicateurs utilisés pour l’évaluation complémentaire doivent moins servir à étudier les principales caractéristiques des biocénoses et des milieux naturels influencées sur le long terme, qu’à identifier les changements que le régime d’éclusées engendre directement à court terme (tab. A2, annexe A2-3). Voici quelques exemples d’autres indicateurs, abiotiques ou biologiques, pouvant entrer en ligne de compte: modifications de la concentration des matières en suspension (turbidité) et de la concentration de nutriments et de polluants (qualité de l’eau) pendant l’éclusée, ou dérive des macroinvertébrés. Ces indicateurs supplémentaires devront toutefois être mis au point au cours de l’évaluation méthodologique de la phase 2.

5 > Aperçu de la planification qui incombera aux détenteurs (phase 2) et du contrôle d’efficacité 55

Au terme de l’évaluation complémentaire, les détenteurs devront, en vertu de l’art. 41g, Etude de variantes al. 1, OEaux, élaborer et examiner diverses variantes de mesures d’assainissement. Ce travail consiste à étudier et à comparer l’efficacité (écologique) et les coûts de diverses combinaisons de mesures, voire de mesures de différentes ampleurs (bassins de compensation de tailles différentes, p. ex.). Ces études porteront inévitablement sur des régimes ou des scénarios d’écoulement n’existant pas encore et par conséquent impossibles à analyser dans la nature.

Les «essais d’éclusées» permettent de pallier cette impossibilité. De tels essais consis- Essais d’éclusées tent, en aval de l’installation étudiée, à reproduire durant quelques heures en général, voire pendant une journée au maximum, des courbes de débits d’éclusées. Toutefois, ces essais ne permettent d’observer et d’étudier que des effets à court terme, comme par exemple la dérive des invertébrés durant l’éclusée, l’échouage d’organismes lorsque l’écoulement atteint le débit plancher ou les effets directs des éclusées sur la température de l’eau et sur la concentration de matières en suspension (Limnex 2006, 2009, OIKOS 2010). Ils ne permettent en aucun cas de mesurer les atteintes que les biocénoses et les milieux naturels subissent sur le long terme. Cette remarque vaut notamment pour les altérations de la taille, de la composition et de la diversité des biocénoses végétales et animales typiques de la station, citées à l’art. 41e, let. b, OEaux.

Soulignons en outre que les essais d’éclusées ne peuvent être réalisés que sur les tronçons existants, présentant une morphologie donnée, et qu’il s’avère en général impossible de transposer les résultats à d’autres morphologies (chap. 2.4.2).

Un autre moyen d’étudier et de comparer non seulement des scénarios fictifs, mais Modélisation également des morphologies inexistantes à ce jour, consiste à calculer les modifications biologiques ayant lieu à long terme et ne pouvant être mesurées directement. A cet effet, on peut appliquer des approches pragmatiques relativement simples, comme celles prévues pour les indicateurs P2, P3, H1 et Q1 (annexe A7), qui interviennent dans l’évaluation approfondie. Mais on peut aussi recourir à des modèles hydrauliques et écologiques beaucoup plus complexes, dont l’élaboration et l’utilisation exigent un travail plus conséquent. Quant à savoir lequel des modèles existants convient le mieux pour planifier en détail les mesures d’atténuation des éclusées ou s’il convient de mettre au point de nouveaux modèles, mieux adaptés au phénomène des éclusées, les spécialistes en débattent encore.

Lorsque les mesures destinées à atténuer les éclusées sont achevées, l’art. 41g, al. 3, Contrôle d’efficacité obligatoire OEaux exige que les détenteurs de centrales hydroélectriques vérifient l’efficacité de ces mesures sur ordre de l’autorité compétente. Ce contrôle d’efficacité constitue la quatrième et dernière phase de l’exécution de la législation (fig. 3) et ne fait pas l’objet du présent module. Nous pensons toutefois utile de recommander dès à présent de baser ce contrôle sur les mêmes indicateurs que ceux qui auront été évalués et appréciés lors de la planification stratégique par les cantons (phase 1) et au cours de la planification par les détenteurs (phase 2). Il sera ainsi possible de comparer facilement les résultats des études et des analyses entreprises avant et après la mise en œuvre des mesures destinées à atténuer les éclusées.

Assainissement des éclusées – Planification stratégique. Un module de l’aide à l’exécution Renaturation des eaux OFEV 2012 56

> Annexe A1 Bases légales

Tab. A1 > Nouvelles dispositions régissant les éclusées inscrites dans la loi fédérale sur la protection des eaux (LEaux) et dans l’ordonnance sur la protection des eaux (OEaux)

LEaux Titre et contenu de la disposition légale OEaux Titre et contenu de la disposition d’exécution

Art. 39a Eclusées Art 41e Atteintes graves dues aux éclusées al. 1 Les détenteurs de centrales hydroélectriques prennent des mesures Les éclusées portent gravement atteinte à la faune et à la flore de construction pour empêcher ou éliminer les atteintes graves que indigènes et à leurs biotopes lorsque: les variations subites et artificielles du débit d’un cours d’eau (éclu- a. le débit d’éclusée d’un cours d’eau est au moins 1,5 fois supésées) portent à la faune et à la flore indigènes et à leurs biotopes. A la rieur à son débit plancher; et que demande du détenteur d’une centrale hydroélectrique, l’autorité peut b. la taille, la composition et la diversité des biocénoses végétales et ordonner des mesures d’exploitation en lieu et place de travaux de animales typiques de la station sont altérées, en particulier en construction. raison de phénomènes artificiels survenant régulièrement, comme l’échouage de poissons, la destruction de frayères, la dérive d’animaux aquatiques, l’apparition de pointes de turbidité dans l’eau ou la variation non admissible de la température de l’eau. Art. 39a Les mesures sont définies en fonction des facteurs suivants: Art. 33a Potentiel écologique al. 2 a. gravité des atteintes portées au cours d’eau; Le potentiel écologique des eaux est déterminé en fonction de: b. potentiel écologique du cours d’eau; a. l’importance écologique des eaux dans leur état actuel; c. proportionnalité des coûts; b. l’importance écologique que les eaux pourraient revêtir après d. protection contre les crues; réparation des atteintes nuisibles causées par l’homme, dans une e. objectifs de politique énergétique en matière de promotion des mesure impliquant des coûts proportionnés. énergies renouvelables. Art. 39a Dans le bassin versant du cours d’eau concerné, les mesures doivent Art. 46 Coordination al. 3 être coordonnées après consultation des détenteurs des centrales al. 1 Au besoin, les cantons coordonnent entre elles les diverses mesures hydroélectriques concernées. à prendre en vertu de la présente ordonnance de même qu’avec les mesures à prendre dans d’autres domaines. Ils veillent par ailleurs à coordonner ces mesures avec les cantons voisins. Art. 39a Les bassins de compensation mis en place conformément à l’al. 1 al. 4 peuvent être utilisés à des fins d’accumulation et de pompage sans modification de la concession.

Art 62c Planification de l’assainissement des éclusées et du régime de al. 1 charriage Dans les limites des crédits accordés, la Confédération alloue aux cantons des indemnités pour la planification visée à l’art. 83b, pour autant que cette dernière lui soit soumise le 31 décembre 2014 au plus tard. Art. 62c Les indemnités se montent à 35 % des coûts imputables. al. 2 Art. 83a Mesures d’assainissement Art. 41g Mesures d’assainissement des éclusées Les détenteurs de centrales hydroélectriques existantes et d’autres al. 1 Se fondant sur la planification des mesures, l’autorité cantonale installations situées sur des cours d’eau sont tenus de prendre les ordonne l’assainissement des éclusées et engage les détenteurs de mesures d’assainissement conformes aux exigences prévues aux art. centrales hydroélectriques à étudier diverses variantes de mesures 39a et 43a dans un délai de 20 ans à compter de l’entrée en vigueur d’assainissement en vue de mettre en œuvre la planification. de la présente disposition. Art. 41g Avant de prendre une décision concernant le projet d’assainisal. 2 sement, l’autorité cantonale consulte l’OFEV. En prévision de la demande à déposer en vertu de l’art. 17d, al. 1, de l’ordonnance du 7 décembre 1998 sur l’énergie (OEne), l’OFEV vérifie si le projet respecte les exigences de l’appendice 1.7, ch. 2, OEne. Art. 41g Sur ordre de l’autorité, les détenteurs de centrales hydroélectriques al. 3 examinent l’efficacité des mesures prises.

> Annexe 57

LEaux Titre et contenu de la disposition légale OEaux Titre et contenu de la disposition d’exécution

Art. 83b Planification et rapport Art 41 f Planification des mesures d’assainissement des éclusées al. 1 Les cantons planifient les mesures visées à l’art. 83a et fixent les al. 1 Les cantons remettent à l’OFEV la planification des mesures délais de leur mise en œuvre. Cette planification comprend également destinées à assainir les centrales hydroélectriques provoquant un les mesures que doivent prendre les détenteurs de centrales hydroé- régime d’éclusées, élaborée selon les étapes décrites dans l’annexe lectriques conformément à l’art. 10 de la loi fédérale du 21 juin 1991 4a, ch. 2. sur la pêche. Art 41 f Les détenteurs de centrales hydroélectriques sont tenus d’ouvrir Les cantons remettent leur planification à la Confédération le 31 al. 2 l’accès de leurs installations à l’autorité compétente et de lui fournir décembre 2014 au plus tard. les renseignements requis, en particulier les indications suivantes: a. les coordonnées et la désignation des différentes parties de l’installation; b. les débits du cours d’eau concerné mesurés à intervalles de 15 minutes au maximum (hydrogramme) au cours des cinq dernières années; en l’absence de telles données, l’hydrogramme peut être calculé à partir de données sur la production de la centrale et le débit du cours d’eau; c. les mesures réalisées et prévues afin de réduire l’effet des éclusées; d. les résultats d’études disponibles sur les effets des éclusées; e. les travaux de construction et les mesures d’exploitation prévues pour modifier l’installation. Art. 83b Ils présentent tous les quatre ans à la Confédération un rapport sur les al. 2 mesures mises en œuvre. Art. 83b Planification et rapport Planification des mesures d’assainissement des éclusées al. 3 Les cantons planifient les mesures visées à l’art. 83a et fixent les Les cantons remettent à l’OFEV la planification des mesures délais de leur mise en œuvre. Cette planification comprend également destinées à assainir les centrales hydroélectriques provoquant un les mesures que doivent prendre les détenteurs de centrales hydroé- régime d’éclusées, élaborée selon les étapes décrites dans l’annexe lectriques conformément à l’art. 10 de la loi fédérale du 21 juin 1991 4a, ch. 2. sur la pêche.

Le tableau A1 ci-dessus contient les nouvelles dispositions régissant les éclusées introduites dans la loi et dans l’ordonnance sur la protection des eaux (LEaux et OEaux). Dans la mesure du possible, les dispositions d’exécution de l’OEaux ont été placées en regard de l’article correspondant de la LEaux. Les dispositions d’exécution précisent deux notions clés de la nouvelle réglementation: l’art. 41e OEaux définit à partir de quelle limite les éclusées engendrent des atteintes graves au sens de l’art. 39a, al. 1, LEaux et l’art. 33a OEaux définit le potentiel écologique mentionné à l’art. 39a, al. 2, LEaux.

Le tableau A1 ne contient pas les dispositions régissant les étapes de la planification cantonale des mesures d’assainissement des éclusées, qui figurent dans l’annexe 4a OEaux et auxquelles renvoie l’art. 41f, al. 1. Voici les étapes que les cantons sont tenus de suivre jusqu’à fin 2014:

Assainissement des éclusées – Planification stratégique. Un module de l’aide à l’exécution Renaturation des eaux OFEV 2012 58

A1-1 Définition

Des circonstances particulières existent en particulier, lorsque:

a) plusieurs installations provoquent des atteintes graves dans le même bassin versant, et que b) la part des atteintes graves ne peut pas encore être attribuée aux différentes installations.

A1-2 Etapes de la planification visant à assainir les éclusées

Les cantons remettent le premier rapport intermédiaire à l’OEFV le 30 juin 2013 au plus tard. Ce rapport comprend: a) la liste, pour chaque bassin versant, des centrales hydroélectriques existantes susceptibles de provoquer des variations de débit (centrales à accumulation et centrales en rivière); b) des indications sur les centrales hydroélectriques portant gravement atteinte à la faune et à la flore indigènes et à leurs biotopes par les éclusées qu’elles provoquent, de même que sur les tronçons de cours d’eau concernés; c) une évaluation du potentiel écologique des tronçons de cours d’eau subissant des atteintes graves et du degré de gravité de ces atteintes; d) pour chaque centrale hydroélectrique portant gravement atteinte à la faune et à la flore indigènes et à leurs biotopes par les éclusées qu’elle provoque: les mesures d’assainissement envisageables, leur évaluation et les mesures qui devront probablement être prises, de même que des indications sur leur coordination dans l’ensemble du bassin versant; e) pour les centrales hydroélectriques dans le cas desquelles les mesures d’assainissement qui devront probablement être prises en vertu de la let. d ne peuvent pas encore être fixées en raison de circonstances particulières: un délai au terme duquel les indications selon la let. d seront remises à l’OFEV. Ils remettent la planification adoptée à l’OFEV le 31 décembre 2014 au plus tard. Celle-ci comprend: a) une liste des centrales hydroélectriques dont les détenteurs doivent prendre des mesures afin d’éliminer les atteintes graves portées à la faune et à la flore indigènes et à leurs biotopes par des éclusées, de même que la spécification des mesures d’assainissement prévues et des délais fixés pour leur planification et leur réalisation; les délais sont fixés selon l’urgence de l’assainissement; b) des indications sur la coordination des mesures d’assainissement prévues dans le bassin versant du cours d’eau concerné avec d’autres mesures destinées à protéger les biotopes naturels et à assurer la protection contre les crues; c) pour les centrales hydroélectriques dans le cas desquelles les mesures d’assainissement à prendre ne peuvent pas encore être fixées en raison de circonstances particulières: un délai au terme duquel le canton déterminera si des mesures d’assainissement s’imposent et, le cas échéant, lesquelles et dans quel délai elles devront

être planifiées et réalisées.

> Annexe 59

A2 Bases théoriques de la méthode d’analyse et d’appréciation

A2-1 Etat à évaluer, état de référence et potentiel écologique

Lors de la mise en œuvre des dispositions régissant les éclusées, les trois états tempo- Etat à évaluer et état de référence rels ci-après jouent un rôle essentiel (fig. A1):

> L’état actuel, parfois aussi appelé état initial. Cet état, qui peut être directement relevé, sert de base pour évaluer les atteintes graves dues aux éclusées dans le cadre de l’appréciation sommaire (chap. 2.4), de l’évaluation approfondie (chap. 2.5) et, sans doute aussi, de l’évaluation complémentaire par les détenteurs des ouvrages au cours de la phase 2 (chap. 5). > L’état prévisible (également état souhaité ou état cible) tient compte de toutes les modifications pouvant être apportées à l’état du cours d’eau d’ici à 2030, sauf une éventuelle atténuation des éclusées. Ces modifications comprendront le plus souvent des transformations de la morphologie (revitalisations, élargissements, etc.; ex. A1), mais pourront également correspondre à un changement de la qualité de l’eau ayant un impact sur l’écologie du cours d’eau (réduction des concentrations de micropolluants ou réchauffement de l’eau en été en raison de l’évolution du climat, p. ex.). L’échéance fixée à fin 2030 signifie que toutes les mesures requises au sens de l’art. 83a LEaux dans le but d’atténuer les éclusées devront être réalisées d’ici-là. L’état prévisible étant relativement bien connu, il est en principe mesurable, chiffrable et évaluable. Il est par ailleurs pris en compte dans l’évaluation approfondie et dans l’évaluation complémentaire, mais pas dans l’appréciation sommaire. > L’objectif de développement au sens de l’art. 33a OEaux correspond à l’état «après réparation des atteintes nuisibles causées par l’homme, dans une mesure impliquant des coûts proportionnés». Cet état peut également servir de modèle ou être considéré comme état atteignable avec des moyens réalistes. Puisque nul ne peut affirmer aujourd’hui à quel moment cet objectif sera atteint, il est impossible de déterminer et de chiffrer l’état correspondant, de sorte qu’il ne pourra être apprécié que dans le cadre de la phase 2 de la planification (chap. 5).

L’état naturel (que l’on ne rencontre pratiquement plus et qui appartient donc au passé) doit également entrer en ligne de compte, car il indique la taille, la composition et la diversité des communautés végétales et animales typiques de la station (biocénoses). L’art. 39a, al. 1, LEaux et l’art. 41e, let. b, OEaux exigent que l’exploitation par éclusées ne porte pas préjudice à ces biocénoses typiques de la station. Ce faisant, ces dispositions renvoient indirectement à un état de référence naturel ou du moins proche de l’état naturel.

L’état correspondant au modèle visionnaire situé à l’extrémité de l’axe du temps, c’està-dire dans un avenir très éloigné (et inconnu), est très difficile à déterminer et la méthode présentée ici n’en tient pas compte et ne l’évalue pas. Le modèle visionnaire est cependant souvent très proche de l’état naturel, mais ne comporte pas les limites («avec des moyens réalistes») à prendre en compte dans le modèle effectif.

Assainissement des éclusées – Planification stratégique. Un module de l’aide à l’exécution Renaturation des eaux OFEV 2012 60

Selon l’art. 39a, al. 2, LEaux, le potentiel écologique est, avec les autres critères men- Potentiel écologique tionnés dans cette disposition, un paramètre déterminant pour la planification des mesures d’assainissement. Lors de la détermination du potentiel écologique, l’art. 33a OEaux exige explicitement que l’importance écologique du cours d’eau soit considérée dans deux états indiqués dans la figure A1: dans l’état actuel et dans un hypothétique état futur, tel qu’il se présentera après réparation des atteintes nuisibles causées par l’homme, dans une mesure impliquant des coûts proportionnés (objectif de développement). L’état prévisible, qui se situe à mi-chemin du point de vue temporel, est englobé implicitement dans ces considérations.

Fig. A1 > Définition de différents états du cours d’eau au fil du temps (de gauche à droite) Les états évalués à l’aide de la présente méthode sont indiqués en caractères gras. Avant correction, mais avec des déviations importantes du cours d’eau Aujourd’hui 2030 A long terme A long terme

Partiellement Mesurable Mesurable, En partie chiffrable Imaginable reproductible chiffrable, et évaluable évaluable

// //

Etat naturel Etat actuel Etat prévisible Objectif de Modèle développement (visionnaire)

Etat de Etat initial Etat souhaité Modèle opérationnel référence

Etat atteignable avec des moyens réalistes

> Annexe 61

Exemple A1: Etat actuel et état prévisible du Rhône

A la hauteur de Riddes, le tronçon à éclusées du Rhône est encore sévèrement canalisé (état actuel, à gauche ci-dessous). La 3e correction du Rhône, qui doit s’achever d’ici à 2030, prévoit toutefois de doubler la largeur du lit du fleuve dans cette zone (et dans d’autres régions aussi; état prévisible, à droite ci-dessous). Il incombe au canton d’apprécier si d’autres modifications, outre les transformations morphologiques, sont prévisibles sur ce tronçon. Il convient donc de soumettre aussi bien l’état actuel que l’état prévisible à une évaluation approfondie.

A2-2 Classes d’état et atteintes graves

Les valeurs des indicateurs utilisés pour l’appréciation sommaire (chap. 2.4) et l’éva- Classes d’état luation approfondie (chap. 2.5) sont en principe rangées dans le classement à cinq niveaux, le plus fréquemment utilisé dans les méthodes du système modulaire gradué (fig. A2). Dans le cas de l’indicateur P2, on ne peut toutefois distinguer que trois niveaux et pour l’indicateur D1 deux seulement.

Fig. A2 > Classes d’état et couleurs utilisées dans le système modulaire gradué

Evaluation Etat Atteinte Objectif

excellent aucune atteint

bon faible atteint

moyen notable non atteint

médiocre prononcée non atteint

mauvais très prononcée non atteint

Illustration tirée de Baumann et Langhans (2010) et complétée

Assainissement des éclusées – Planification stratégique. Un module de l’aide à l’exécution Renaturation des eaux OFEV 2012 62

La description des indicateurs à l’annexe 7 fournit les critères d’appréciation et de classement pour chacun des indicateurs utilisés dans la méthode décrite ici.

Meile et al. (2005) et Limnex (2007) ont représenté ces classes d’état en fonction des deux principaux facteurs d’influence abiotiques, à savoir le débit (dans le cas qui nous intéresse, plus spécialement l’effet des éclusées) et la morphologie (fig. A3; cf. aussi ex. A2). Sur un axe vertical, ce diagramme combinant morphologie et débit devrait en réalité aussi prendre en compte un troisième facteur, la qualité de l’eau (chap. 2.4.2). Dans les tronçons à éclusées, la qualité de l’eau revêt cependant une importance nettement moindre que le débit ou la morphologie, de sorte que nous avons renoncé à l’inclure dans la représentation par souci de clarté.

Fig. A3 > L’état du cours d’eau compte tenu de l’effet des éclusées (débit) et de la morphologie Illustration adaptée de Limnex (2007).

Débit

Eclusée de forte amplitude

Référence Morphologie (état naturel) Lit sévèrement canalisé

En vertu de l’art. 39a, al. 1, LEaux, un assainissement s’impose lorsque le régime Atteintes graves d’éclusées porte des atteintes graves à la faune et à la flore indigènes et à leurs biotopes. Une atteinte est considérée comme grave lorsqu’elle altère les caractéristiques du cours d’eau (elle le «dénature»), cette altération présentant une certaine ampleur et une certaine tendance. L’exploitation par éclusée modifie en premier lieu le régime d’écoulement, effet qui se répercute ensuite notamment sur des caractéristiques biologiques. Voici des exemples de ce genre d’altérations écologiques:

> Sous l’effet des éclusées, la biocénose qui était à l’origine associée à la portion du cours d’eau connue sous le nom d’hyporhithron (zone à ombre) se rhithralise, c’està-dire qu’elle tend à présenter les caractéristiques de zones situées plus en amont. La

> Annexe 63

biocénose correspond donc aujourd’hui à celle d’une zone à truite (épirhithron à métarhithron) et le cours d’eau n’offre plus guère de conditions propices à l’ombre, qui était pourtant l’espèce principale. > A quelques exceptions près, dues au réchauffement provoqué par des épisodes de foehn, un cours d’eau alpin se caractérisait durant la saison froide par un débit constamment faible (débit d’étiage). Le charriage de matériaux fins était donc minime à cette période. Le régime d’éclusée trouble désormais ce «repos du fond du lit»: les éclusées charrient pratiquement chaque jour des matériaux fins qui roulent sur le fond du lit dans les secteurs assez calmes ou sont emportés par le courant dans les zones plus turbulentes.

Dans la pratique, on étudie l’état des eaux et vérifie le respect des exigences légales à l’aide d’une série d’indicateurs (annexe A7). On admet qu’une atteinte est grave lorsque l’état du cours d’eau s’inscrit dans les classes d’état moyen (couleur jaune) ou médiocre à mauvais (orange à rouge) selon le système de classement du SMG (fig. A2). Si l’état du cours d’eau est très bon (bleu) ou bon (vert), toutes les exigences légales sont remplies dans le domaine considéré et l’on n’est pas en présence d’une atteinte grave.

A2-3 Le rôle de la morphologie

Dans certains tronçons à éclusées, on rencontre des portions qui diffèrent beaucoup de Le rôle de la morphologie par leur morphologie, certaines présentant encore un état naturel ou proche de l’état naturel (ex. 5). D’autres tronçons à éclusées sont au contraire presque entièrement canalisés (ex. A1). Outre les dispositions régissant les éclusées, la loi sur la protection des eaux fixe désormais aussi des exigences prévoyant la revitalisation des eaux et le rétablissement du régime de charriage. Les planifications stratégiques dans ces deux domaines sont élaborées en parallèle aux plans d’assainissement des éclusées. Nombre de cours d’eau auront dès lors été plus ou moins revalorisés, en particulier sur le plan écomorphologique, avant la mise en service des mesures destinées à atténuer les éclusées. Si ces mesures ne sont conçues que pour la morphologie actuelle (le cas échéant, un cours d’eau au lit entièrement canalisé), elles risquent, au pire, de s’avérer totalement inefficaces pour un état morphologique futur. En effet, si les altérations (ou effets néfastes) mentionnées à l’art. 41e, let. b, OEaux dépendent toujours de la morphologie, cette relation peut varier du tout au tout (tab. A2). Si une morphologie naturelle tend à accentuer certains de ces effets néfastes ou les déficits écologiques qu’ils engendrent (tel l’échouage de poissons), elle en compense toutefois d’autres (érosion des frayères ou dérive d’animaux aquatiques, p. ex.). D’autres altérations, telle la modification de la température de l’eau, dépendent moins, voire pas du tout, de la morphologie.

Il est de ce fait indispensable d’évaluer les atteintes causées par les éclusées non seulement pour l’état actuel du cours d’eau, mais aussi pour les états ou les morphologies qu’il présentera à l’avenir (annexe A2-1). Dans le cadre de l’évaluation approfondie, il s’agit avant tout de l’état prévisible (chap. 2.5). L’évaluation complémentaire, qui incombera ensuite aux détenteurs des ouvrages, devrait de plus porter sur l’état prévu selon l’objectif plus lointain (chap. 5).

L’annexe A3 décrit les morphologies dont il faut tenir compte pour différents types de cours d’eau.

Assainissement des éclusées – Planification stratégique. Un module de l’aide à l’exécution Renaturation des eaux OFEV 2012 64

Tab. A2 > Relation entre la morphologie des cours d’eau et les atteintes typiques causées par les éclusées ou les déficits écologiques qu’elles engendrent Le tableau indique la probabilité d’un déficit pour une morphologie donnée, «+» correspondant à improbable et «+++» à très probable.

Déficit écologique typique Morphologie du cours d’eau Lit rectiligne Lit à bancs de gravier alternés Lit ramifié Déplacements réguliers de portions du fond du +++ ++ + lit durant le débit d’éclusée (Qéclusée) Mise à sec périodique de diverses portions du + +/++ +++ fond du lit et, par conséquent, échouage de poissons et d’invertébrés pendant le débit plancher Accentuation de la dérive d’invertébrés durant +++ ++ +/++ l’accroissement du débit Modification soudaine de la température de +++ +++ +++ l’eau Modification soudaine de la turbidité +++ +++ +++ Tableau tiré de Schweizer et al. 2009

Lorsqu’un cours d’eau présente aujourd’hui, ou présentera à l’avenir, différents types de morphologie, l’OFEV 2011a: exige expressément que l’effet des éclusées soit également évalué pour la morphologie qui réagit le plus à cet effet. Ce principe dit de l’état le plus sensible pouvant donner lieu à des erreurs d’interprétation, nous l’expliquons plus en détail ci-après.

La figure A4 illustre le principe de l’état le plus sensible en prenant les trois principaux types de morphologie (lit ramifié, lit à bancs de gravier alternés et lit canalisé). L’annexe 3 décrit ensuite comment déterminer l’état le plus sensible.

> Annexe 65

Fig. A4 > Principe de l’état le plus sensible Explications contenues dans le texte.

Eclusée maximale

Niveau A de l’éclusée

Eclusée

Niveau B de l’éclusée

Morphologie Eclusée Bancs de gravier nulle Lit ramifié alternés Lit canalisé excellent Etat écologique mauvais

Lorsqu’on accroît l’éclusée engendrée par une centrale hydraulique pour la faire passer du niveau B au niveau A, la dégradation de l’état écologique ou de la fonctionnalité écologique (ce qui revient au même) est la plus nette dans le tronçon à lit ramifié et la moins prononcée dans le tronçon à lit canalisé. A l’inverse, une atténuation de l’éclusée, qui l’abaisse du niveau A au niveau B, engendrera aussi le plus grand avantage écologique dans le tronçon à la morphologie la plus variée, soit le tronçon à lit ramifié. Un élément revêt ici une importance décisive: l’état écologique du tronçon à lit ramifié s’avère souvent bien meilleur, même sous l’effet d’une forte éclusée (niveau A), que celui des autres tronçons, même si ceux-ci sont soumis à une éclusée plus faible (niveau B). Il peut aussi arriver (comme l’illustre la fig. A4) que le tronçon à lit canalisé présente une moins bonne qualité écologique, même en l’absence d’éclusées, que le tronçon à lit ramifié soumis à une éclusée importante (niveau A; cf. ex. 2).

La figure A4 illustre ce principe de manière très générale, on ne peut donc pas la transposer telle quelle à un cours d’eau précis.

L’exemple A2 souligne également l’influence que la morphologie peut exercer sur l’effet des éclusées et donc sur la planification de mesures servant à les atténuer.

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Exemple A2: Influence potentielle de la morphologie sur les mesures destinées à atténuer les éclusées

Dans un cours d’eau à éclusées, on étudie trois tronçons présentant des morphologies différentes: un tronçon canalisé, un tronçon à bancs de graviers alternés et un tronçon à chenal ramifié (annexe A3). On reporte ces trois tronçons dans le graphique mettant en rapport morphologie et débit (annexe A2-2) selon les résultats concrets d’études écologiques (graphique ci-dessous à gauche). Dans cet exemple, les trois tronçons subissent une atteinte notable à forte. Les flèches verticales orientées vers le bas indiquent dans quelle mesure il faudrait améliorer les conditions d’écoulement pour que le tronçon concerné présente un état à peine suffisant. Pour parvenir à ce résultat, il faudrait de toute évidence atténuer nettement plus l’éclusée dans le tronçon à bancs de gravier alternés que dans le tronçon à lit ramifié, constat qui correspond bien au principe de l’état le plus sensible (fig. A4). Dans le tronçon canalisé, la morphologie est si gravement dégradée, que même la suppression de tous les effets de l’éclusée ne permettrait pas au cours d’eau de retrouver une qualité suffisante.

Le graphique ci-dessous à droite indique par ailleurs ce qu’il adviendrait du tronçon canalisé après sa revalorisation morphologique. Un accroissement de la diversité morphologique améliore la qualité du cours d’eau, même sans intervention au niveau des éclusées. Si une revitalisation exploitait tout le potentiel morphologique de ce tronçon, des mesures d’atténuation des éclusées lui permettraient de retrouver un bon état écologique.

Débit

Eclusée de forte Lit ramifié Débit amplitude Lit canalisé Potentiel morph.

Eclusée Atténuation de forte requise de Alternance de bancs de gravier amplitude Lit ramifié Lit l’éclusée

canalisé Valorisation écologique

Alternance de bancs de gravier

Référence Morphologie (état naturel) Lit sévèrement canalisé

Référence Morphologie (état naturel) Lit sévèrement canalisé

> Annexe 67

A3 Morphologie naturelle et état le plus sensible

On qualifie ici de naturel ou de proche de l’état naturel l’état, difficile à situer dans le Morphologie naturelle temps, qui caractérisait nos cours d’eau avant leur correction (raccourcissement et rectification du tracé, aménagement des berges et du lit, construction de seuils artificiels, etc.), mais après la déviation des grands cours d’eau vers le lac le plus proche

Quelques paramètres hydrologiques simples permettent de déterminer la morphologie qui caractérisait le cours d’eau dans son état naturel (fig. A5). Ces paramètres comprennent la largeur du lit (LL), la profondeur moyenne de l’eau (h) et la granulométrie typique (dm). La détermination de la morphologie escomptée ou naturelle, telle qu’elle est décrite dans Marti et Bezzola (2004), est réalisée pour un débit à même de structu-

Il est souvent possible de reconstituer, en partie du moins, la morphologie naturelle à partir de documents anciens tels des descriptions ou des cartes, ainsi qu’en étudiant des cours d’eau similaires restés à l’état naturel.

Nombre de tronçons à éclusées, surtout les plus longs d’entre eux, ne présentent pas une seule morphologie, mais plusieurs (ex. 5). Parmi ces morphologies, ce sont en général les plus diversifiées qui sont les plus sensibles à l’effet des éclusées (fig. A4). C’est donc elles qu’il convient de prendre en compte lors de l’appréciation (chap. 2.4.2). Il n’est cependant pas possible de fixer une longueur minimale du tronçon de cours d’eau présentant une morphologie naturelle ou proche de l’état naturel à considérer. Le tronçon considéré devrait toutefois être suffisamment long pour être à même, en l’absence d’atteintes dues aux éclusées, de remplir les fonctions écologiques importantes du cours d’eau (une bonne reproduction naturelle de certaines espèces de poissons, p. ex.) qui ne sont autrement pratiquement plus assurées par celui-ci.

Assainissement des éclusées – Planification stratégique. Un module de l’aide à l’exécution Renaturation des eaux OFEV 2012 68

Fig. A5 > Morphologie escomptée d’un cours d’eau en fonction de la largeur relative du lit (ordonnées = LL/h) et de la profondeur moyenne d’écoulement (abscisses = h/dm; diagramme de da Silva) Illustration tirée de Marti et Bezzola (2004), reproduite avec l’autorisation du VAW.

Plus le tronçon présentant une morphologie naturelle ou l’état le plus sensible est court, plus il subira l’influence de la morphologie des tronçons sis immédiatement en amont et en aval («effet de propagation»; DRL 2008; Kail et Hering 2009).

La «longueur de l’onde» peut fournir des éléments pour déterminer la longueur minimale d’un tronçon naturel au proche de l’état naturel. Utilisée en morphologie des eaux, cette grandeur désigne la longueur que doit mesurer un tronçon de cours d’eau pour que sa morphologie naturelle (selon la fig. A5) puisse s’y créer (Zeller 1965, Mangelsdorf et Scheurmann 1980, Jäggi 1983). Par ailleurs, si l’on considèrenon seulement les critères purement morphologiques mais aussi les effets de lisière jouant un rôle écologique (c’est-à-dire l’effet de propagation), la longueur de l’onde équivaut à environ 10 à 20 fois la largeur moyenne du cours d’eau. Les études existantes sur l’écologie des eaux (Weber et al. 2009, p. ex.) ne fournissent toutefois que des indications partielles sur la manière de déterminer cette longueur minimale.

> Annexe 69

A4 Choix des sites à étudier et des tronçons de référence

Pour déterminer l’obligation d’assainir, il importe de choisir les sites du cours d’eau à Choix des sites à étudier éclusées qu’il faudra analyser et apprécier. Les figures A6 et A7 indiquent l’emplacement des sites à étudier dans les cas d’une situation simple et d’une situation complexe.

Dans la situation la plus simple que l’on puisse imaginer, une centrale fonctionnant par éclusées restitue l’eau turbinée dans un cours d’eau qui finit par se jeter dans un lac (ex. A3). Selon la longueur et le type de tronçon à éclusées, on peut alors se contenter d’étudier les sites répartis comme suit:

> immédiatement en aval de la restitution, où l’effet de l’éclusée est maximal; > plus en aval, dans la mesure où l’effet de l’éclusée subit jusque-là une modification notable (sous l’influence de la distance d’écoulement ou d’affluents latéraux); > le cas échéant, dans un tronçon à la morphologie différente (lit ramifié, p. ex.) ou dans une zone alluviale inscrite dans un inventaire.

Exemple A3: La situation simple de l’Aubonne

L’Aubonne, petit cours d’eau vaudois, fournit un bon exemple de situation simple: après la centrale hydroélectrique, la rivière suit un tronçon à éclusées de 3 km à peine avant de se jeter dans le lac Léman. Sur ce tronçon, l’Aubonne ne reçoit aucun affluent notable, mais traverse une zone alluviale d’importance nationale dans son delta (objet IFP n° 1210). Cette dernière portion du tronçon à éclusées présente une morphologie plus diversifiée que les portions plus en amont, toutes canalisées. Pour analyser et apprécier l’effet des éclusées, il convient dès lors de choisir deux sites: un premier peu après la centrale et un second, possédant une morphologie aussi naturelle que possible, dans la zone alluviale (cf. Limnex 2007).

Dans les situations plus complexes, il faut prévoir un nombre de sites sensiblement plus grand pour être en mesure d’analyser et d’apprécier les effets des éclusées et toutes leurs manifestations. Outre les sites mentionnés ci-dessus pour les situations simples, il faut en prévoir d’autres encore aux emplacements suivants:

> avant et après chaque apport d’eaux turbinées provenant d’autres centrales fonctionnant par éclusées sur le cours d’eau considéré; > avant et après le confluent de deux cours d’eau à éclusées; > sur le tronçon à éclusées en présence d’interventions de faibles dimensions, telle la dérivation d’une partie du débit d’éclusée vers des centrales au fil de l’eau (exem- > le cas échéant, à la frontière cantonale.

Assainissement des éclusées – Planification stratégique. Un module de l’aide à l’exécution Renaturation des eaux OFEV 2012 70

Exemple A4: Centrales au fil de l’eau sur la Linth

Le tronçon à éclusées de la Linth glaronnaise compte beaucoup de dérivations qui amènent l’eau vers des centrales assez anciennes, appartenant le plus souvent à des usines textiles. L’exploitation de ces centrales au fil de l’eau diminue les éclusées qu’une grande centrale située en amont provoque dans les tronçons à débit résiduel correspondants, dont la longueur peut atteindre quelques kilomètres. Selon le débit équipé des centrales au fil de l’eau, cette réduction équivaut à quelques m³/s, mais peut atteindre jusqu’à 12 m³/s. Durant le débit plancher, ces centrales abaissent toutefois massivement le débit, car la dotation de leurs tronçons à débit résiduel est minime, voire nulle. Au final, les rapports entre débit d’éclusées et débit plancher sont nettement plus grands dans ces tronçons de dérivation que dans les tronçons qui subissent «seulement» l’influence de la centrale en amont (Limnex 2006). Il est dès lors indispensable d’analyser et d’apprécier également les régimes d’éclusées secondaires, en aval des centrales au fil de l’eau, les travaux devant porter sur deux ou trois sites représentatifs dans les tronçons de dérivation.

Jusqu’à leur embouchure dans le lac de Constance, les Rhin antérieur, postérieur et alpin forment ensemble un système d’une complexité extrême. Dans la partie suisse de ce bassin versant, on dénombre treize lacs d’accumulation et bassins de compensation relativement grands, ainsi qu’une dizaine de centrales fonctionnant par éclusées (deux centrales se jouxtant ou se faisant face en trois endroits; Limnex, 2001; Margot et al. 2010). La plupart de ces installations relèvent de la compétence du canton des Grisons. Une centrale, sise à la frontière nationale, relève toutefois de la Confédération et une autre centrale génératrice d’éclusées, installée plus bas, sur le Rhin alpin, se trouve sur le territoire du canton de Saint-Gall. Plus en aval encore, le débit du fleuve subit l’influence de plusieurs centrales situées dans les bassins versants du canal latéral liechtensteinois et de l’Ill, à l’extrémité du Vorarlberg autrichien. Ces dernières centrales ne sont pas régies par le droit suisse, mais par la directive-cadre sur l’eau de l’Union européenne.

Afin de sélectionner judicieusement les sites à étudier dans des tronçons à éclusées relativement longs, on doit être en mesure d’estimer la propagation des éclusées dans le cours d’eau. Cette propagation ne pouvant être déterminée de manière générale, on doit lui consacrer une étude spécifique dans chaque cours d’eau. Une éclusée peut très bien se faire sentir 20 à 50 km plus en aval, mais, à une telle distance, elle est en général nettement atténuée (Baumann et Klaus 2003). Dans l’Aar du Hasli, l’hydrogramme de l’éclusée demeure pourtant pratiquement inchangé tout au long des quelque 12 km du tronçon à éclusées, entièrement canalisé, qui relie Meiringen au lac de Brienz (Limnex 2009). Dans la portion glaronnaise de la Linth, il arrive même que l’éclusée s’accroisse dans le tronçon de plus de 20 km qui s’étire jusqu’à Mollis (Limnex 2006).

Dans les tronçons où des bancs de gravier alternés ou des épis diversifient la morphologie, les variations de débit sont atténuées plus rapidement (Limnex 2010). Cette remarque vaut surtout pour les taux de montée et de descente du débit et du niveau d’eau, car le débit d’éclusée maximal (niveau de l’eau durant le débit d’éclusée) ne commence à diminuer qu’au bout d’une distance relativement longue. On parvient relativement

> Annexe 71

bien à représenter l’évolution hydraulique des éclusées dans des cours d’eau présentant des morphologies différentes (Stranner 1996).

Dans les situations complexes, où de nombreuses centrales fonctionnant par éclusées sont implantées sur un cours d’eau dont la morphologie varie, il est recommandé de recourir à une modélisation des débits. Celle-ci permet en effet non seulement de calculer l’influence de chacune des centrales sur le régime des débits au cours de la journée, mais aussi la propagation de la crête de l’éclusée dans le bras principal du cours d’eau. A l’EPF de Lausanne, on élabore actuellement un modèle de calcul de ce genre dans le cadre d’une thèse consacrée à l’Aar du Hasli (Bieri et Schleiss 2011).

L’appréciation sommaire (chap. 2.4.3) tout comme l’évaluation approfondie (chap. 2.5.2) doivent inclure l’étude de tronçons de référence non soumis à l’effet des éclusées, si de tels tronçons existent. Ces tronçons sont indiqués dans la figure A7, qui illustre l’emplacement des sites à étudier dans une situation complexe.

Fig. A6 > Emplacements des sites à étudier dans une situation simple

Assainissement des éclusées – Planification stratégique. Un module de l’aide à l’exécution Renaturation des eaux OFEV 2012 72

Fig. A7 > Emplacements des sites à étudier dans une situation complexe

> Annexe 73

A5 Volume du bassin de compensation – estimation approximative

Un bassin de compensation sert à stocker une partie de l’eau turbinée afin d’atténuer Volume du bassin de les pointes d’éclusées, ainsi que pour accroître le débit plancher. compensationn

Compte tenu du régime d’éclusées existant, il convient de dimensionner et d’exploiter le bassin de compensation de manière à assurer que

1. le débit du cours d’eau ne dépassera jamais le débit d’éclusée maximal prédéfini; 2. le taux de diminution de l’éclusée (exprimée par une valeur négative) ne descendra pas au-dessous de la limite fixée; 3. le débit du cours d’eau ne descendra pas au-dessous d’un débit plancher à définir.

La démarche décrite ci-après sert à donner une estimation approximative du volume de compensation requis. Dans le cadre d’une étude de projet, il conviendra de procéder à des investigations plus précises.

Voici les données nécessaires pour procéder à l’estimation:

1. hydrogramme hebdomadaire caractéristique, avec des éclusées hivernales bien marquées; 2. hydrogrammes typiques des fêtes de fin d’année (20 déc.–10 janv.); 3. débit d’éclusée maximal admissible [m³/s]; 4. taux minimum de diminution du débit [m³/s/min]; 5. débit plancher minimal [m³/s] selon la concession ou la décision d’assainissement.

Pour déterminer le volume de compensation requis, il convient de procéder en deux temps:

> Volet 1: Calcul du volume du bassin et du débit plancher Le calcul doit tenir compte de la compensation hebdomadaire et cette procédure, itérative, comprend les étapes suivantes: – Etape 1: Fixer un débit plancher compte tenu du paramètre 5 et, le cas échéant, d’autres données (indicateur D1, annexe A7). – Etape 2: Calculer les courbes de remplissage et de vidage du bassin pour l’hydrogramme hebdomadaire compte tenu des paramètres 3, 4 et 5. La période de calcul commence le lundi au début de l’éclusée (Q > Qplancher) et prend fin une semaine plus tard (le lundi suivant à la même heure). – Etape 3: Il faut répéter les étapes 1 et 2 jusqu’à ce que le bassin soit entièrement vide au terme de l’hydrogramme hebdomadaire. Lorsque cette condition est remplie, on connaît le débit plancher de la compensation hebdomadaire. Il importe par ailleurs de veiller à ce que le bassin soit toujours partiellement rempli (ou vide) durant la semaine. – Etape 4: Le volume de stockage requis (Vmin) pour assurer la compensation hebdomadaire correspond au volume maximum atteint par la courbe définitive de remplissage et de vidage du bassin. Il est recommandé de lui ajouter une marge de sécurité de 20 % (VCH: volume de la compensation hebdomadaire).

Assainissement des éclusées – Planification stratégique. Un module de l’aide à l’exécution Renaturation des eaux OFEV 2012 74

La figure A8 donne un exemple de ces calculs. Le lundi matin, aux alentours de 10 heures, le bassin est vide. Si le débit excède le débit d’éclusée maximal admissible, on atténue les pics de l’hydrogramme en retenant de l’eau dans le bassin (surface bleue) et la courbe de remplissage (en vert) monte. A l’inverse, lorsque le débit d’éclusée diminue, on relâche une partie de l’eau accumulée dans le bassin afin de ralentir la diminution du débit d’éclusée et d’augmenter le débit plancher (surface rouge), et la courbe de remplissage du bassin descend. Les jours ouvrables, la quantité d’eau retenue est plus grande que la quantité d’eau relâchée, de sorte que le bassin se remplit jusqu’au vendredi soir (la courbe atteint son maximum). Cette valeur maximale indique le volume minimal de stockage que doit offrir le bassin (Vmin). Durant le weekend, jusqu’au lundi matin, toute l’eau du bassin est restituée au cours d’eau afin d’augmenter le débit plancher et la courbe de remplissage du bassin revient à zéro.

Fig. A8 > Estimation du volume d’un bassin de compensation pour une centrale fonctionnant par éclusées

Débit [m3/s] Volume [m3] Vmin Volume de compensation requis

Volume d’eau à stocker

Volume d’eau à relâcher

à vide

Lundi Mardi Mercredi Jeudi Vendredi Samedi Dimanche

Temps [h]

> Annexe 75

> Volet 2: Gestion du bassin de compensation et exploitation de la centrale durant les fêtes de fin d’année

Les fêtes de fin d’année peuvent exercer une influence déterminante sur le débit plancher minimal. Selon le jour de la semaine sur lequel tombe Noël ou Nouvel An, le bassin de compensation sera plein, partiellement rempli ou vide au début de la période des fêtes. L’exploitation de la centrale durant et entre ces jours fériés joue également un rôle.

L’analyse des hydrogrammes des fêtes de fin d’année montre ceci: vu la variabilité annuelle du calendrier et la variabilité de la production de courant, il est impossible de disposer de données uniformes pour déterminer le débit plancher minimal et le volume du bassin de compensation correspondant. Si Noël ou Nouvel An (25 décembre ou 1er janvier) tombent un lundi, il faut au moins doubler le volume de compensation déterminé au cours des étapes 1 à 4, tandis qu’il ne sera pas nécessaire d’augmenter le volume du bassin dans le cas le plus favorable.

On obtient ainsi une fourchette, dans laquelle se situe le volume du bassin de compensation (VBC):

VCH ≤ VBC ≤ (2…3) × Vmin

Du point de vue de l’écologie des eaux, il importe de garantir que le niveau de l’eau en période de débit plancher minimal ne descende pas plus de 18 cm au-dessous du niveau que l’eau atteignant durant le frai (débit plancher en novembre et en décembre). Si cette condition est remplie, les frayères où des œufs ont été déposés lorsque la profondeur de l’eau mesurait 20 cm en période de débit plancher, ne seront pas mises à sec. Le débit plancher étant plus élevé en novembre et en décembre qu’au cœur de l’hiver, la marge de manœuvre est minime.

Voici les mesures que l’on peut envisager pour éviter que le débit plancher ne descende trop bas durant les fêtes de fin d’année:

1. Construire un bassin de compensation suffisamment grand. 2. Veiller à ce qu’en période de frai (novembre et décembre) le débit plancher corresponde au débit de la compensation hebdomadaire (étape 3). Cette solution n’est envisageable que dans le cas d’une exploitation par pompage-turbinage.

3 Turbiner de l’eau accumulée lorsque le bassin de compensation est vide pour éviter

que le niveau de l’eau descende de plus de 18 cm au-dessous de son niveau pendant le débit plancher de la compensation hebdomadaire.

Les mesures 2 et 3 touchent au régime d’exploitation de la centrale. La mesure 3 provoque un manque à gagner (production de courant alors que l’offre est excédentaire). Il est possible de déterminer les mesures optimales à mettre en œuvre pour garantir un débit plancher suffisant durant les fêtes de fin d’année en recourant à des calculs de rentabilité qui mettent en rapport les coûts supplémentaires engendrés par la construction d’un bassin de compensation plus grand et les dédommagements perçus pour un éventuel abaissement de la production.

Assainissement des éclusées – Planification stratégique. Un module de l’aide à l’exécution Renaturation des eaux OFEV 2012 76

A6 Planification cantonale – exigences minimales de l’OFEV

Rapport intermédiaire à remettre d’ici fin juin 2013 – exigences minimales Annexe 4a, ch. 2, al. 1, OEaux Documents à remettre par le canton a) Liste, pour chaque bassin versant, des centrales hydroélectriques existantes • Nom et emplacement de la centrale. susceptibles de provoquer des variations de débit (centrales à accumulation et • Cours d’eau concerné. centrales en rivière). • Coordonnées des parties d’installation à l’origine des éclusées observées dans le cours d’eau. b) Indications sur les centrales hydroélectriques portant gravement atteinte à la Installations ne provoquant pas d’atteinte grave (chap. 2.2): faune et à la flore indigènes et à leurs biotopes par les éclusées qu’elles • Information sur les centrales éliminées de la procédure, car le rapport débit provoquent, de même que sur les tronçons de cours d’eau concernés. d’éclusée/débit plancher est inférieur à 1,5:1 (calcul de ce rapport). Commentaire: Quand considère-t-on qu’une atteinte est «grave»? • Motivations concernant les cas où les atteintes ont été jugées manifestement Installations qui provoquent des variations de débit où le débit d’éclusée est au négligeables (chap. 2.2.2). moins 1,5 fois supérieur au débit plancher (art. 41e, let. a, OEaux) • Preuves établies pour chaque indicateur sur la base des valeurs mesurées et (chap. 2.5.3). qui altèrent la taille, la composition et la diversité des biocénoses végétales et Installations provoquant des atteintes graves (chap. 2.3, 2.4 et 2.5): animales, en particulier en raison de phénomènes artificiels survenant régulière- Preuve de l’existence d’«atteintes graves» à l’aide des critères présentés aux ment, comme l’échouage de poissons, la destruction de frayères, la dérive chapitres 2.4.3, 2.4.4 et 2.5.3. d’animaux aquatiques, l’apparition de pointes de turbidité ou la variation non Informations obtenues auprès du détenteur de chaque centrale devant être admissible de la température de l’eau (art. 41e, let. b, OEaux). assainie (art. 41f OEaux):

• Preuve, documents à l’appui, de l’existence d’atteintes graves.

• Travaux de construction et mesures d’exploitation prévue pour modifier l’installation. c) Evaluation du potentiel écologique des tronçons de cours d’eau subissant des Première évaluation/premier classement du potentiel écologique au sens de

atteintes graves et du degré de gravité de ces atteintes. l’art. 33a OEaux (chap. 3.3; annexe A2-1). Appréciation du degré de gravité sur la base des classes d’état «mauvais», «médiocre» et «moyen» (chap. 2.4.4 et 2.5.3; annexe A2-2). d) Pour chaque centrale hydroélectrique portant gravement atteinte à la faune et • Mesures d’assainissement envisageables. à la flore indigènes et à leurs biotopes par les éclusées qu’elle provoque: les • Faisabilité de ces mesures. mesures d’assainissement envisageables, leur évaluation et les mesures qui • Coût des mesures envisagées. devront probablement être prises, de même que des indications sur leur coordina- • Avantages écologiques. tion dans l’ensemble du bassin versant. • Mesures qui devront probablement être prises.

• Le détenteur de la centrale a-t-il été invité à participer aux travaux?

• A-t-on coordonné les mesures au niveau du bassin versant? (Lorsque plusieurs centrales sont implantées dans le bassin versant, p. ex.) e) Pour les centrales hydroélectriques dans le cas desquelles les mesures Raison dûment motivée du recours à cette exception. Délai au terme duquel les d’assainissement qui devront probablement être prises en vertu de la let. d ne indications requises seront remises à l’OFEV. peuvent pas encore être fixées en raison de circonstances particulières: un délai au terme duquel les indications selon la let. d seront remises à l’OFEV.

> Annexe 77

Planification définitive à adopter d’ici fin 2014 – exigences minimales Annexe 4a, ch. 2, al. 2, OEaux Documents à remettre par le canton a) Liste des centrales hydroélectriques dont les détenteurs doivent prendre des Liste définitive apurée avec les indications figurant dans le rapport intermédiaire. mesures afin d’éliminer les atteintes graves portées à la faune et à la flore Mesures d’assainissement à mettre en œuvre. indigènes et à leurs biotopes par des éclusées, de même que la spécification des Indications complémentaires: délais de planification et de réalisation. L’urgence mesures d’assainissement prévues et des délais fixés pour leur planification et découle du degré de gravité des atteintes et du potentiel écologique du cours leur réalisation. Les délais sont fixés selon l’urgence de l’assainissement. d’eau concerné. b) Indications sur la coordination des mesures d’assainissement prévues dans le Indications concernant la coordination avec les planifications dans les domaines bassin versant du cours d’eau concerné avec d’autres mesures destinées à suivants: protéger les biotopes naturels et à assurer la protection contre les crues. • revitalisation des eaux (art. 41d OEaux),

• assainissement du régime de charriage (art. 42b OEaux),

• migration piscicole (art. 9b OLFP), de même qu’avec les mesures de protection des eaux souterraines et contre les crues, de même qu’avec d’autres mesures destinées à protéger des biotopes naturels. La coordination sera au besoin assurée par delà les frontières cantonales. c) Pour les centrales hydroélectriques dans le cas desquelles les mesures Raison dûment motivée du recours à cette exception. Délai au terme duquel le d’assainissement à prendre ne peuvent pas encore être fixées en raison de canton déterminera si des mesures d’assainissement s’imposent et, le cas circonstances particulières: un délai au terme duquel le canton déterminera si des échéant, lesquelles et dans quel délai elles devront être planifiées et réalisées. mesures d’assainissement s’imposent et, le cas échéant, lesquelles et dans quel délai elles devront être planifiées et réalisées. Planifications cantonales – indemnités allouées par la Confédération Art. 62c LEaux Documents à remettre par le canton

1 Dans les limites des crédits accordés, la Confédération alloue aux cantons des Liste transparente des coûts de la planification et des coûts effectifs que le indemnités pour la planification visée à l’art. 83b, pour autant que cette dernière canton y a consacrés. Les indemnités en question peuvent être versées pour les lui soit soumise le 31 décembre 2014 au plus tard. travaux de planification réalisés, après remise du rapport intermédiaire ou après

2 Les indemnités se montent à 35 % des coûts imputables. remise du plan d’assainissement adopté. Il n’est en principe pas nécessaire que

l’OFEV garantisse au préalable le versement de ces indemnités.

Assainissement des éclusées – Planification stratégique. Un module de l’aide à l’exécution Renaturation des eaux OFEV 2012 78

A7 Indicateurs de l’évaluation approfondie

Les indicateurs présentés dans cette annexe, de même que leurs évaluations, ont été sélectionnés sur la base d’une longue expérience de l’étude de cours d’eau subissant l’influence d’éclusées. Ils ont ensuite été adaptés à la méthode appliquée (chap. 1.1) ou spécialement conçus pour ses besoins. Ils comprennent des indicateurs qui sont plus ou moins spécialement destinés à évaluer les éclusées, de sorte que leur champ d’application varie en conséquence (chap. 2.4 et 2.5).

On peut donc partir de l’hypothèse qu’une évaluation utilisant ces indicateurs correspond aux connaissances les plus récentes sur les éclusées (state of the art). Dans le même temps, ces connaissances présentent encore de nombreuses lacunes. Il reste donc indispensable de mener des études et des recherches d’envergure afin de mieux comprendre et apprécier les conséquences des éclusées (Young et al. 2011, p. ex.).

Nous recommandons en conséquence d’analyser sans cesse les expériences engrangées dans le cadre de la planification cantonale sur l’application de la présente méthode d’étude et d’évaluation. Sur la base de ces analyses, il sera possible d’adapter les indicateurs au terme de la phase 1, lorsque les planifications cantonales seront achevées, pour les appliquer ensuite au cours de la phase 2, lorsqu’il incombera aux détenteurs des ouvrages de planifier les mesures à prendre.

> Annexe 79

A7-1 Module Poissons du SMG – Indicateur P1

L’ichtyofaune qui peuple un cours d’eau forme une biocénose caractéristique des Bases théoriques conditions locales, ces dernières étant définies par la taille et la pente du cours d’eau, ainsi que par l’altitude et la température de l’eau. On peut par ailleurs subdiviser les cours d’eau en zones biocénotiques, chacune étant caractérisée par une espèce piscicole principale et des espèces accompagnatrices (Huet 1949).

Dans des conditions écologiques naturelles, la répartition des classes d’âge de la population d’une espèce piscicole forme une pyramide. Une dégradation des conditions, en particulier lorsque la reproduction naturelle est perturbée, modifie en général la structure des âges en réduisant (plus ou moins fortement) la part des juvéniles.

Le système modulaire gradué (SMG) de la Confédération, qui définit des méthodes d’analyse et d’appréciation des cours d’eau, comprend un module Poissons, qui permet d’évaluer la communauté piscicole à l’aide de quatre paramètres (Schager et Peter 2004):

> composition de l’ichtyofaune et dominance des espèces, > structure de la population des espèces indicatrices, > densité des populations d’espèces indicatrices, > déformations et anomalies.

La méthode de collecte des données est décrite en détail dans le module Poissons du Collecte des données système modulaire gradué (Schager et Peter 2004). Elle est toutefois limitée aux cours d’eau de faible profondeur. Pour les cours d’eau plus grands, il importe donc de recourir à d’autres méthodes ou de réunir les informations sur le peuplement piscicole en exploitant d’autres sources (études, rapports d’études d’impact sur l’environnement, statistiques des captures, etc.).

Le données doivent être traitées et les résultats présentés conformément au module Traitement des données et Poissons du SMG (Schager et Peter, 2004). présentation des résultats

Pour évaluer l’état de l’ichtyofaune, le module Poissons du SMG prévoit une échelle Evaluation de notation comprenant cinq classes (Schager et Peter, 2004).

Ouvrages mentionnés Schager E., Peter A. 2004: Méthodes d’analyse et Huet M. 1949: Aperçu des relations entre la pente et d’appréciation des cours d’eau En Suisse. Poissons les populations piscicoles des eaux courantes. – niveau R (région). OFEFP, L’environnement Schweiz. Z. Hydrol. 11: 332–351. pratique, Informations concernant la protection des eaux n° 44, 1–63.

Assainissement des éclusées – Planification stratégique. Un module de l’aide à l’exécution Renaturation des eaux OFEV 2012 80

A7-2 Echouage de poissons – Indicateur P2

L’échouage de poissons et d’invertébrés peut contribuer à réduire sensiblement la Bases théoriques population piscicole. D’une part, il provoque la mort des animaux échoués (mortalité accrue de certaines classes d’âge); d’autre part, il décime des invertébrés, réduisant ainsi la biomasse d’organismes servant de nourriture aux poissons et donc la productivité piscicole du cours d’eau. La diminution du débit après l’éclusée fait surtout des victimes parmi les juvéniles (classes d’âge 0+ et 1+), les poissons plus grands étant mieux à même de suivre la baisse du niveau d’eau (Halleraket et al. 2003). Le comptage direct d’individus échoués étant par trop hasardeux – selon Saltveit et al. (2001), une partie des poissons se réfugient en effet dans les sédiments – nous proposons de baser essentiellement cet indicateur sur des calculs hydrauliques et de vérifier leur validité par des prélèvements sur le terrain.

L’échouage dépend principalement de la largeur et de la morphologie de la zone de marnage. Par ailleurs, la vitesse à laquelle le niveau d’eau descend, durant la phase où le débit diminue pour retrouver sa valeur plancher après l’éclusée, détermine si les organismes auront suffisamment de temps pour fuir vers des eaux plus profondes

Pour évaluer l’effet des éclusées sur l’écologie des eaux, il convient de procéder à des calculs hydrauliques pour les cours d’eau concernés. Les observations sur le terrain servent à confirmer ces calculs. La méthode proposée a été mise en œuvre sur plusieurs cours d’eau subissant l’influence d’une exploitation par éclusées (Zurwerra et Bur 2009).

Les calculs hydrauliques fournissent des données sur les caractéristiques suivantes: Collecte des données

> profils en travers et rapports entre niveau et débit à titre de données de base > largeur de la zone de marnage (déterminée à partir de calculs de la surface du lit mouillé et de données sur la ligne d’eau lors du débit plancher et du débit d’éclusée); > taux de descente du niveau d’eau et surfaces mises à sec lorsque le débit d’éclusée décroît; > cuvettes et dépressions mises à sec durant le débit plancher (où les poissons risquent d’être piégés).

Ces calculs doivent être réalisés dans tout le cours d’eau soumis au régime d’éclusées ou sur des tronçons caractéristiques de ce cours d’eau. On peut se contenter d’étudier uniquement certains tronçons du cours d’eau, s’il est possible de transposer les résultats obtenus aux tronçons non étudiés avec une précision suffisante.

Les calculs hydrauliques sont entrepris pour les débits d’éclusée et les débits planchers déterminants, ainsi qu’à des moments donnés ou pour des intervalles donnés durant le passage du débit d’éclusée au débit plancher.

> Annexe 81

Méthodologie La méthode à appliquer et les données de base à recueillir se fondent sur la morphologie, la longueur et l’importance écologique du cours d’eau étudié (fig. A10).

> Nous recommandons de recourir à des calculs hydrauliques bidimensionnels dans les cas suivants: – cours d’eau au lit ramifié, – longs cours d’eau d’une certaine importance écologique, avec de grands bancs de gravier et un profil en long présentant des paliers. > Nous recommandons de recourir à des calculs hydrauliques unidimensionnels (calculs de courbes de remous) dans le cas ci-après: – cours d’eau courts à longs présentant une morphologie monotone à structurée.

Des calculs usuels du débit suffisent pour des cours d’eau courts et canalisés dont le fond du lit est nivelé.

Fig. A9 > Relevés de profils en travers, avec rapport entre niveau et débit et subdivision en bandes longitudinales afin de calculer les surfaces mises à sec

Inf luence de la berge aménagée (inf luence l’indicateur thêta)

A sec Eau peu profonde Fond du lit Abegg 2006

Assainissement des éclusées – Planification stratégique. Un module de l’aide à l’exécution Renaturation des eaux OFEV 2012 82

Fig. A10 > Méthode recommandée, fonction de la morphologie, de la longueur et de l’importance écologique du cours d’eau

Lit ramifié Calcul bidimensionnel

Morphologie structurée (bancs

Morphologie

de gravier alternés, p. ex.) Calcul unidimensionnel

Fond du lit nivelé Débit normal

Longueur court moyen long Importance faible moyenne grande

Une validation sur le terrain permet de vérifier la plausibilité des surfaces calculées. Lorsque l’éclusée est faible et en période d’étiage, on en profite pour compter le nombre des poissons échoués. Pour se rendre sur le terrain, il convient d’une part de choisir une période à laquelle il est possible d’observer de jeunes poissons. Dans les cours d’eau à truites, la période propice se situe entre fin mars et fin juin, dans les cours d’eau à ombres, entre fin avril et mi-mai, et, dans les cours d’eau à barbeaux, de juillet à août. Lors de ces comptages, il faut aussi tenir compte des températures saisonnières et de l’altitude. D’autre part, il a également été établi que l’échouage de truites et de jeunes saumons est plus fréquent en hiver, lorsque les températures sont basses et que l’activité des poissons est ralentie, qu’en été (Saltveit et al. 2001). Il paraît donc judicieux de procéder à deux comptages, à des saisons différentes. Il est par ailleurs utile de constituer une documentation photographique pour les tronçons dont on a établi les profils en travers.

Lors de ces visites sur le terrain, il faut également photographier les amas visibles d’invertébrés échoués (larves de plécoptères, p. ex.).

Voici les travaux à réaliser pour évaluer l’ampleur de l’effet d’échouage: Traitement des données et présentation des résultats 1. Représenter la zone de marnage (plan de situation et profils). Déterminer, pour chaque tronçon (à distinguer au besoin en fonction de la morphologie), les surfaces mouillées lors du débit plancher et lors du débit d’éclusée et prendre des photographies de la situation sur place.

2 Représenter la ligne d’eau (plan de situation et profils) à différents moments et pour

différents débits durant l’abaissement du débit. Déterminer l’inclinaison de la berge et des bancs de gravier, afin de disposer des données nécessaires pour évaluer le taux de déplacement latéral de la surface d’eau.

> Annexe 83

3 Représenter les limites de la zone de marnage aux endroits où les poissons peuvent

rester piégés. 4. Déterminer les taux de descente du niveau d’eau pour divers intervalles de temps. 5. Compter le nombre de poissons échoués par 100 m de surface étudiée.

Pour les calculs unidimensionnels, le tracé de la ligne d’eau doit être déterminé pour différents débits entre les profils en travers, à l’aide de relevés sur le terrain ou de photos aériennes.

Pour évaluer les données sur l’échouage, il faut évaluer les résultats des différents Evaluation calculs séparément puis les agréger. Les paramètres utilisés ne permettent cependant qu’un classement approximatif dans trois classes. La zone de marnage (surface mise à sec durant le débit plancher) est déterminée en proportion de toute la surface du fond du lit qui est inondée durant le débit d’éclusée.

Evaluation Etat Critère: pourcentage des surfaces mises à sec

excellent < 10 %

bon 10–30 %

moyen–mauvais > 30 %

En ce qui concerne la vitesse de diminution du débit, on peut fixer des valeurs limites en s’appuyant sur les ouvrages spécialisés traitant de ce domaine (p. ex. Saltveit et al. 2001, Halleraker et al. 2003, Irvine et al. 2009; voir aussi Limnex 2004). En fonction de la morphologie, il s’agira toutefois de prendre en compte la descente du niveau d’eau seulement lorsque la profondeur de l’eau est inférieure à 20 cm. Dans les eaux plus profondes, les poissons ont en effet suffisamment de temps pour se mettre à l’abri. L’évaluation doit être entreprise sur la base de mesures du niveau très fréquentes (l’intervalle entre deux mesures se situant entre 5 et 10 minutes).

Evaluation Etat Critère: vitesse de diminution du débit

bon 0,3–0,5 cm/min

Lors de la validation des calculs sur le terrain, on compte et on évalue le nombre de poissons échoués par mètre linéaire de surface observée en période d’étiage et dès que le débit retrouve sa valeur plancher après l’éclusée:

Assainissement des éclusées – Planification stratégique. Un module de l’aide à l’exécution Renaturation des eaux OFEV 2012 84

Evaluation Etat Critère: nombre de poissons échoués / 100 m

excellent 0

bon 1–5

moyen–mauvais >5

Si deux de ces trois paramètres témoignent d’un état moyen à mauvais (rouge), l’indicateur P2 doit être considéré comme étant rouge.

Ouvrages mentionnés Limnex 2004: Möglichkeiten zur Regelung des Abegg J. 2006: Linth, Linthal bis Schwanden – Aus- Schwallbetriebes in der Schweiz. Bericht zuhanden wirkungen des Schwallbetriebs auf den Geschiebe- des Bundesamtes für Umwelt, Wald und Landschaft, haushalt. Bericht im Auftrag der Direktion für Land- Bern, 1–34. wirtschaft, Wald und Umwelt – Baudirektion des Kantons Glarus und der Kraftwerke Linth Limmern Saltveit S.J., Halleraker J.H., Arnekleiv J.V., Harby AG: 1–51. A. 2001: Field experiments on stranding in juvenile Atlantic salmon (Salmo salar) and brown trout Halleraker J.H., Saltveit S.J., Harry A., Arnekleiv (Salmo trutta) during rapid flow decreases caused J.V., Fjeldstad H.P., Kohler B. 2003: Factors by hydro peaking. Regulated Rivers: Research and influencing stranding of wild juvenile brown trout Management 17: 609–622. (Salmo trutta) during rapid and frequent flow decreases in an artificial stream. River Res. Applic. Zurwerra A., Bur M. 2009: Abschätzung der 19: 589–603. Schäden an Fischen und Nährtieren in einer Schwall-Sunk-Strecke der Saane (Freiburg, Irvine R.L., Oussoren T., Baxter J.S., Schmidt D.C. Schweiz). Wasser Energie Luft 101/4: 309–315. 2009: The effects of flow reduction rates on fish stranding in British Columbi, Canada. River Research and Applications 25: 409–415.

> Annexe 85

Garantir la reproduction naturelle revêt une importance cruciale pour la préservation Bases théoriques d’une population piscicole à même de se perpétuer. Des atteintes graves portées à l’habitat se répercutent le plus souvent directement sur la capacité de se reproduire des espèces en présence. La mise à sec de frayères, ou de matériaux charriés durant le développement du frai affecte directement le succès de reproduction. La reproduction et le succès de reproduction peuvent être déterminés à l’aide de deux paramètres, au moyen de calculs et par des relevés sur le terrain.

L’indicateur P1 fournit des informations sur la structure et la densité de la population des principales espèces piscicoles (état actuel) et l’indicateur P5 fournit une estimation théorique de la population piscicole escomptée (état cible = 3⊆RAH). Une hypothèse (prudente) de 300 œufs par femelle et les taux de survie du tableau A3 permettent d’estimer le nombre d’individus adultes que doit compter une population pour assurer sa pérennité.

Tab. A3 > Taux de survie des truites de rivière selon le stade de développement

Stade de développement Taux de survie

oeuf-émergence 0,8 0–1 0,05 1–2 0,4 2–3 0,4 3–4 0,3 4–5 0,3 Balignières et Maisse 1999

Les besoins en surface pour le frai de la truite de rivière peut beaucoup varier et dépend de la morphologie ainsi que de la structure du cours d’eau. Lorsque la variété structurelle est faible ou absente, la truite de rivière, poisson très territorial, a besoin de nettement plus d’espace que si le cours d’eau est bien structuré. Les ouvrages spécialisés situent entre 2,3 et 9,3 m² l’espace dont une femelle génitrice a besoin pour frayer, tandis que les adultes nécessitent 12,5 à 16 m² par individu en dehors de la période de frai (Elliott 1994, Balignière et Maisse 1999, Schager et Peter 2002). Ces données et la biomasse des organismes servant de nourriture au poisson (indicateur B1) permettent d’estimer si la nourriture, l’espace à disposition des adultes ou la superficie des frayères limitent, dans l’état actuel, la population dans le tronçon étudié.

S'il apparaît que la superficie des frayères constitue un facteur limitatif dans l’état actuel, on peut du moins déterminer la surface théoriquement nécessaire (état cible). Ce faisant, il faut se rappeler que les frayères potentielles doivent sans cesse être mouillées (jamais mises à sec), que l’eau doit y présenter une profondeur minimale de 20 cm et que leur fond doit être fait d’un substrat stable (pas d’érosion) à granulométrie moyenne de 30 à 60 mm. Pour évaluer les frayères disponibles dans le cours d’eau concerné, on procède donc à des calculs hydrauliques et à des calculs mécaniques portant sur le charriage, qui fournissent les indications ci-après:

Assainissement des éclusées – Planification stratégique. Un module de l’aide à l’exécution Renaturation des eaux OFEV 2012 86

> surfaces au fond du lit où la profondeur de l’eau est suffisante (pendant le débit d’étiage ou le débit plancher) pour permettre le frai, > surfaces au fond du lit qui sont recouvertes d’un substrat propice au frai, > surfaces au fond du lit dotées d’un substrat stable (qui n’est pas mobilisé lors de l’éclusée).

Les calculs hydrauliques et les calculs mécaniques portant sur le charriage doivent être réalisés dans tout le cours d’eau soumis au régime d’éclusées ou sur des tronçons caractéristiques de ce cours d’eau. On peut se contenter d’étudier uniquement certains tronçons du cours d’eau, s’il est possible de transposer les résultats obtenus aux tronçons non étudiés avec une précision suffisante.

Ces calculs doivent être effectués pour un état de référence sans éclusées (régime d’écoulement naturel en hiver) aussi bien que pour un état influencé par des éclusées (en hiver). La comparaison des deux états permet de déterminer l’atteinte subie par les frayères.

La procédure présentée a été appliquée par Abegg (2007) et WFN (2007) lors de l’octroi d’une nouvelle concession à une centrale hydroélectrique.

Méthodologie Collecte des données La méthode à appliquer se fonde sur la morphologie, la longueur et l’importance écologique du cours d’eau étudié (fig. A10, indicateur P2).

> Nous recommandons de recourir à des calculs hydrauliques bidimensionnels dans les cas suivants: – cours d’eau au lit ramifié, – longs cours d’eau d’une certaine importance écologique, avec de grands bancs de gravier et un profil en long présentant des paliers. > Nous recommandons de recourir à des calculs hydrauliques unidimensionnels (calculs de courbes de remous) dans le cas ci-après: – cours d’eau courts à longs présentant une morphologie monotone à structurée.

Des calculs usuels de débit suffisent pour des cours d’eau courts et canalisés dont le fond du lit est nivelé.

Calculs mécaniques portant sur le charriage A partir des calculs hydrauliques, on calcule la contrainte d’entrainement (Θ), dépourvue de dimension, en tenant compte de la granulométrie moyenne des matériaux charriés (dm). La valeur de dm est déterminée par prélèvement d’échantillons et conversion. Si Θ est inférieur à 0,05, le substrat est stable. Dans les autres cas, on doit supposer qu’il sera mobilisé par l’éclusée.

Dans les calculs bidimensionnels, Θ est calculé pour chaque cellule; dans les calculs unidimensionnels et les calculs du régime d’écoulement normal, Θ est déterminé sur les lignes du profil en travers.

> Annexe 87

Substrat La composition du substrat doit être déterminée sur la base d’échantillons linéaires. Traitement des données et présentation des résultats Les travaux à entreprendre pour évaluer les frayères sont les suivants:

1. Représenter et additionner les surfaces pouvant servir de frayère, l’eau y étant suffisamment profonde lors du débit d’étiage (état de référence) ou du débit plancher. 2. Représenter et additionner les surfaces dont le substrat présente la composition requise pour servir de frayère.

3 Représenter et additionner les surfaces où le substrat reste stable lors de l’état de

référence ainsi que sous l’effet de l’éclusée provoquée par une centrale hydroélectrique.

4 Déterminer les recoupements entre les évaluations 1) à 3) pour l’état de référence et

l’état lors d’une éclusée provoquée par une centrale hydroélectrique (fig. A11).

5 Comparer les valeurs obtenues sous 4) et les besoins en surface de la population de

truites de rivière dans l’état actuel et l’état cible.

Fig. A11 > Somme du nombre de bandes dans le tronçon considéré (permettant de calculer la superficie) où le substrat est stable et qui présentent les caractéristiques d’une frayère potentielle, compte tenu du substrat, ou d’un habitat pour juvéniles, compte tenu de la profondeur de l’eau Profondeur du courant lors de l’éclusée, Thêtaéclusée < 0,05.

Nombre de bandes

Lit sec lors de l’éclusée Zone de transition Habitat pour juvéniles

Frayère potentielle

Profondeur du courant [m] Abegg 2007

Assainissement des éclusées – Planification stratégique. Un module de l’aide à l’exécution Renaturation des eaux OFEV 2012 88

En comparant le besoin en espace de la population actuelle et de l’hypothétique popu- Evaluation lation cible (état cible), on peut estimer le degré de gravité de l’atteinte que l’exploitation par éclusées porte au peuplement piscicole actuel.

Evaluation Etat Critère: besoin en espace rempli à raison de

excellent > 80 %

bon 60–80 %

moyen 40–60 %

médiocre 20–40 %

mauvais < 20 %

Ouvrages mentionnés Schager E., Peter A. 2002: Bachforellensömmerlinge Abegg J. 2007: Neukonzessionierung Kraftwerk Phase I.I. Fischnetz Publikation, Projekt «Netzwerk Linth-Limmern Schwallbetrieb im Abschnitt Linthal Fischrückgang Schweiz», Teilprojekt 01/12: 1–218. – Schwanden. Bericht im Auftrag der Nordostschweizerischen Kraftwerke AG, Baden: 1–35. WFN 2007: Kraftwerksanlagen Linth-Limmern – Konzessionsprojekt 2006, Bericht zur Umwelt- Balignière J.L., Maisse G. 1999: Biology and ecology verträglichkeit 1. Stufe, Fachbericht Gewässerof the Brown and Sea Trout. Springer Praxis Series ökologie – Nachtrag Schwall-Sunk. Bericht im in Aquaculture and Fisheries, Chichester: 286 S. Auftrag der Nordostschweizerischen Kraftwerke AG, Baden: 1–29. Elliott J.M. 1994: Quantitative Ecology and the Brown Trout. Oxford University Press, Oxford.

> Annexe 89

A7-4 Reproduction de l’ichtyofaune – Indicateur P4

Les indicateurs P1, P2 et P3 donnent des informations sur la composition et la structure Bases théoriques de la population piscicole, ainsi que sur l’espace dont a besoin l’espèce principale pour se reproduire. Etant donné que les cours d’eau où il faut étudier le phénomène des éclusées se trouvent le plus souvent dans des zones à truite de rivière et que les caractéristiques de cette espèce principale sont assez bien connues, nous nous limiterons ici à considérer la truite de rivière. Il est aussi possible d’adapter la méthode pour l’appliquer aux ombres en tant qu’espèce principale (dans les zones à ombre). Rappelons qu’il s’agit dans ce cas le plus souvent de rivières relativement grandes et que les relevés de l’écologie piscicole risquent donc de se heurter à des difficultés méthodologiques. Il faut surtout éviter que la gestion piscicole (rempoissonnement) ne biaise les résultats. Il s’agit donc de collecter les données sur le succès de reproduction dès que possible après l’éclosion des œufs ou, dans tous les cas, avant un éventuel lâcher de poissons.

Pour la truite de rivière, le succès de la reproduction fera l’objet de relevés au moyen Collecte des données d’une pêche électrique réalisée à proximité des habitats susceptibles de convenir aux alevins, selon la méthode dite du «kick sampling» (Persat et Copp 1990). La pêche sera entreprise au printemps, dès que possible après l’émergence des alevins de la couche de gravier. L’indicateur P3 donnant la position et la taille approximative des frayères potentielles, les prélèvements peuvent se limiter aux tronçons situés à la hauteur ou en aval de ces frayères.

La période du frai et la durée d’incubation variant beaucoup avec la température, et différant donc grandement d’un cours d’eau à l’autre, il importe de prendre contact au préalable avec des connaisseurs du cours d’eau à étudier. Le garde-pêche cantonal connaît en principe bien les cours d’eau dont il est responsable et sera en mesure de répondre aux questions les concernant. De plus, il faut se renseigner sur un éventuel repeuplement avec des alevins ou des préestivaux de truite de rivière, de manière à procéder aux relevés auparavant.

Si aucun rempoissonnement n’est prévu dans le cours d’eau étudié, on peut également collecter les données à la fin de l’été, la pêche électrique devant alors être réalisée à titre de relevé semi-quantitatif conformément à l’indicateur P1.

La densité des alevins de truite de rivière est calculée et présentée par point (CPUE Traitement des données et = capture par unité d’effort). Lorsque les relevés sont effectués en été ou en automne, présentation des résultats la densité d’estivaux est par contre établie par hectare de surface d’eau.

Les résultats ne nécessitent pas de présentation particulière.

Pour évaluer la densité des alevins de truite de rivière, il convient de se baser sur les Evaluation données mesurées dans certains cours d’eau des cantons suivants: BE, BL, BS, FR, GL, GR et VD, qui ont fait l’objet de relevés dans le cadre de diverses études (rapports).

Assainissement des éclusées – Planification stratégique. Un module de l’aide à l’exécution Renaturation des eaux OFEV 2012 90

Pour évaluer les densités d’estivaux, nous nous fondons ici sur les résultats des études de Schager et Peter (2001/2002/2004) dans le module Poissons du système modulaire gradué.

Evaluation Etat CPUE Critère: densité des estivaux de truite de rivière (n/ha) alevins de truite de rivière Alpes Préalpes Plateau / Jura

bon 0.6–1.0 300–400 1000–2000 1500–2500

moyen 0.4–0.6 200–300 500–1000 1000–1500

médiocre 0.1–0.4 100–200 250–500 250–1000

Pour interpréter les résultats, il faut impérativement tenir compte du régime effectif des débits durant le frai et l’incubation des espèces considérées (soit de novembre à avril pour la truite de rivière). Si le cours d’eau considéré ou les cours d’eau de référence similaires de la même région connaissent une forte crue, susceptible de déplacer les sédiments déposés sur le fond du lit (charriage), pendant cette période, le succès de la reproduction ne pourra pas être établi avec la fiabilité voulue.

Ouvrages mentionnés Schager E., Peter A. 2004: Méthodes d’analyse et I.G. Cowx (ed.): Developments in electric fishing. d’appréciation des cours d’eau en Suisse. Poissons Fisching News Books: 197–209. – niveau R (région). OFEFP, L’environnement pratique, Informations concernant la protection des Schager E., Peter A. 2001/02: Bachforellen- eaux n° 44: 1–63. sömmerlinge Phase I und Phase I.I. Fischnetz Publikation, Projekt «Netzwerk Fischrückgang Schweiz», Teilprojekte 00/12 und 01/12.

> Annexe 91

A7-5 Productivité piscicole – Indicateur P5

La capacité théorique de rendement piscicole désigne les «prises maximales au sein de Bases théoriques populations piscicoles de composition idéale, dans des conditions d’exploitation optimales de la capacité naturelle de production […]» (Roth 1985). Elle est appelée rendement annuel à l’hectare (RAH). L’estimation du RAH se fonde sur de nombreuses études (Lassleben 1977, Roth 1966, Staub 1985) et a été appliquée à de nombreux cours d’eau dans le canton des Grisons (AJF-GR 2010). Après avoir été revue, la méthode a été systématiquement utilisée pour toutes les eaux soumises à patente du canton de Berne (Vuille 1997). Il est donc possible d’évaluer de manière relativement simple et sans grand effort la capacité de rendement biologique du tronçon d’un cours d’eau. Cette estimation tient compte de divers paramètres tels le débit, la zone piscicole, la température, les structures spatiales et la présence (quantité et qualité) d’organismes servant de nourriture.

Bmod: facteur de bonification modifié selon Vuille (1997). Il est établi à partir de la biomasse des invertébrés (g/m²) et corrigé par des facteurs permettant de tenir compte de la composition du peuplement d’invertébrés. k1: facteur température k2: facteur habitat k3: facteur de zonation piscicole

Les données requises pour calculer le facteur de bonification B sont collectées avec Collecte des données celles de l’indicateur B1. On doit alors appliquer l’échelle selon Roth (1966). La modification de B en fonction de la qualité des organismes servant de nourriture intervient selon Vuille (1997).

Le facteur température est calculé d’après Vuille (1997), sur la base de valeurs mesurées par la Confédération.

Le facteur habitat exige de se rendre sur le terrain afin de relever divers paramètres du cours d’eau: largeur, profondeur, conditions d’écoulement, composition du substrat, refuges pour les poissons, végétation riveraine et connectivité longitudinale. De plus, le débit fait l’objet d’une observation sur une période relativement longue (Vuille 1997).

La zone piscicole est déterminée à partir de la largeur et de la pente du cours d’eau (Huet 1949).

On commence par estimer le RAH, avant de le comparer avec des valeurs de référence Traitement des données et (Vuille, 1997 et base de données FJV-GR [Service de la chasse et de la pêche du can- présentation des résultats ton des Grisons]). Cette comparaison tient compte de l’altitude moyenne et des conditions hydrologiques (fig. A12).

Assainissement des éclusées – Planification stratégique. Un module de l’aide à l’exécution Renaturation des eaux OFEV 2012 92

Fig. A12 > Relation entre le rendement piscicole annuel à l’hectare (RAH), selon une estimation théorique, et l’altitude moyenne des tronçons de cours d’eau étudiés

π RAH 1990-1999 GR ν RAH 1990-1995 BE

Altitude moyenne [m]

L’appréciation se fonde sur les données de bonification des eaux soumises à patente du Evaluation canton de Berne (Vuille 1997) et la base de données de bonification du Service de la chasse et de la pêche du canton des Grisons.

Evaluation Etat Critère: rendement annuel à l’hectare (RAH) Altitude < 500 m Altitude 500–1000 m Altitude >1000 m

excellent RHA ≥ 60 kg RHA ≥ 40 kg RHA ≥ 30 kg

bon 60 kg > RHA ≥ 40 kg 40 kg > RHA ≥ 30 kg 30 kg > RHA ≥ 20 kg

moyen 40 kg > RHA ≥ 30 kg 30 kg > RHA ≥ 20 kg 200 kg > RHA ≥ 10 kg

médiocre 30 kg > RHA ≥ 20 kg 20 kg > RHA ≥ 10 kg 10 kg > RHA ≥ 5 kg

mauvais RHA < 20 kg RHA < 10 kg RHA < 5 kg

> Annexe 93

Ouvrages mentionnés Roth H. 1985: Calcul des dommages résultant de AJF-GR 2010: Datenbank zur Bonität der Fisch- l’empoisonnement d’un cours d’eau. OFEFP, Les gewässer. Amt für Jagd und Fischerei Graubünden. cahiers de la pêche n° 44: 3–40.

Huet M. 1949: Aperçu des relations entre la pente et Staub E. 1985: Composition des classes d’âge dans les populations piscicoles des eaux courantes. des ruisseaux à truites. OFEFP, Les cahiers de la Schweiz. Z. Hydrol. 11: 332–351. pêche n° 44: 41–62.

Lassleben P. 1977: Das Schätzverfahren für Fisch- Vuille T. 1997: Ertragsvermögen der Patentgewässer wasser nach Leger und Huet. Österr. Fisch., 28: im Kanton Bern. Bericht Fischereiinspektorat des 53–64 Kantons Bern: 81 S.

Roth H. 1966: Beurteilung der Ertragsfähigkeit von Fliessgewässern. Sonderdruck Schweiz. Fischereizeitung: 16 S.

Assainissement des éclusées – Planification stratégique. Un module de l’aide à l’exécution Renaturation des eaux OFEV 2012 94

A7-6 Biomasse du macrozoobenthos – Indicateur B1

La biomasse (poids humide ou poids des organismes frais) du macrozoobenthos dimi- Bases théoriques nue en général avec l’altitude. Jungwirth et al. (1980) et Dückelmann (2001) ont étudié de près l’évolution de la biomasse benthique en fonction de l’altitude dans les cours d’eau autrichiens et l’ont représentée à l’aide de courbes ou de secteurs.

Les effets de l’exploitation par éclusée se font souvent sentir davantage sur la quantité ou la fréquence des organismes invertébrés que sur leur qualité, c’est-à-dire la variété ou la composition des espèces (Baumann et Klaus 2003). Or l’art. 41e, let. b, OEaux spécifie que les éclusées portent gravement atteinte à la faune lorsque la taille de la biocénose animale typique de la station est altérée.

Nous déterminons ici la quantité de macrozoobenthos typique de la station en nous servant des valeurs cibles en fonction de l’altitude.

La biomasse de macrozoobenthos peut être mesurée dans les mêmes échantillons semi- Collecte des données quantitatifs prélevés pour déterminer l’indicateur B2 (module Macrozoobenthos du SMG). Les échantillons sont donc de même prélevés selon la méthode décrite par Stucki (2010).

Une fois le contenu d’un échantillon trié et les macroinvertébrés identifiés et comptés, Traitement des données et tous les organismes d’un échantillon sont égouttés pendant un temps court sur un présentation des résultats support absorbant (papier buvard), puis pesés au milligramme près à l’aide d’une balance de laboratoire (poids des organismes frais). Si l’on n’a trié qu’une partie de l’échantillon, il faut extrapoler le poids mesuré à l’échantillon total. On pèse toujours les larves de phryganes sans leur fourreau, mais les mollusques (gastéropodes aquatiques et bivalves) au contraire avec leur coquille.

Selon le module Macrozoobenthos du SMG, un échantillon standard comprend normalement huit échantillons partiels, qui doivent correspondre à une surface totale de 0,5 m² du lit (Stucki 2010). Le poids du macrozoobenthos frais contenu dans l’échantillon doit être rapporté à la surface unitaire de 1m² et donné en g/m².

La valeur cible de la biomasse en fonction de l’altitude est calculée comme suit d’après la formule de Jungwirth et al. (1980):

(0,000261 × H) – 0,032

BM = biomasse (poids des organismes frais) en g/m²; H = altitude en m au-dessus de la mer

Les résultats ne nécessitent pas de présentation particulière.

> Annexe 95

La relation entre altitude et biomasse benthique établie par Jungwirth et al. (1980), telle Evaluation qu’elle est utilisée ici, a été établie, à l’origine, pour des cours d’eau de Basse- Autriche. Selon les vastes travaux de Dückelmann (2001) portant sur toutes sortes de cours d’eau de l’écorégion des Alpes selon Illies (1978), cette relation se situe plutôt dans la portion inférieure des valeurs escomptées, en particulier lorsque l’altitude est inférieure à 1000 m. Les valeurs escomptées ou valeurs cibles sont donc fixées ici avec une grande prudence et seront naturellement dépassées dans nombre de cours d’eau.

Les valeurs cibles, autrichiennes, utilisées ici pour évaluer la biomasse du macrozoobenthos se fondent de plus en majorité sur des échantillons quantitatifs prélevés à l’aide d’instruments d’échantillonnage de type Surber ou Hess. Pour le présent indicateur, nous utilisons des échantillons semi-quantitatifs du macrozoobenthos (échantillonnage de multihabitats) prélevés au filet kicknet, pour lesquels la biomasse montre des valeurs légèrement inférieures aux valeurs escomptées en raison de la méthode de prélèvement (Wolfram Graf, explications fournies oralement). Cette sous-estimation de la biomasse benthique est assez bien compensée par le recours à la valeur cible de Jungwirth et al. (1980), légèrement plus basse.

La majeure partie de la Suisse appartenant à l’écorégion des Alpes, l’évaluation ciaprès peut s’appliquer à la plupart des cours d’eau suisses (y compris ceux du versant sud des Alpes). Elle ne convient toutefois pas dans les cas ci-après, ou seulement de manière limitée:

> Les cours d’eau très productifs du Jura, qui fait déjà partie de l’écorégion des montagnes occidentales de hauteur moyenne et ne figure donc pas parmi les données établies pour l’Autriche. L’étude de données sur la biomasse mesurée dans les cours d’eau du Jura (cantons de Berne, du Jura et de Bâle-Campagne) aussi épargnés que possible par les activités humaines, a montré que ces valeurs s’écartent bien davantage de la relation entre altitude et biomasse que dans l’écorégion des Alpes. > Les cours d’eau alpins très influencés par des glaciers, dont la biomasse benthique affiche souvent et naturellement des valeurs plutôt basses, car les conditions de vie y sont extrêmement difficiles, surtout durant le semestre d’été. On peut admettre que l’influence des glaciers est grande lorsqu’ils couvrent plus de 20 % du bassin versant (Füreder et al. 2002, Füreder 2007).

On ne peut donc pas évaluer l’indicateur B1 dans le cas de ces types de cours d’eau. Il peut malgré tout s’avérer nécessaire de déterminer la biomasse benthique pour calculer la productivité piscicole (indicateur P5).

Assainissement des éclusées – Planification stratégique. Un module de l’aide à l’exécution Renaturation des eaux OFEV 2012 96

Evaluation Etat Critère: biomasse effective en % de la biomasse cible

excellent > 80 % de la biomasse cible

bon > 60–80 % de la biomasse cible

moyen > 45–60 % de la biomasse cible

médiocre 30–45 % de la biomasse cible

mauvais < 30 % de la biomasse cible

Ouvrages mentionnés Füreder L. 2007: Life at the Edge: Habitat condition Baumann P., Klaus I. 2003: Conséquences and Bottom Fauna of Alpine Running Waters. écologiques des éclusées. Etude bibliographique. Internat. Rev. Hydrobiol. 92: 491–513. Informations concernant la pêche n° 75, Office fédéral de l’environnement, des forêts et du Illies J. 1978: Limnofauna Europaea, 2. Auflage. paysage, Berne, 1–112. Fischer Verlag, Stuttgart.

Dückelmann H. 2001: Seehöhen-Biomassen- Jungwirth M., Moog O., Winkler H. 1980: Beziehung des Makrozoobenthos in österreichischen Vergleichende Fischbestandsaufnahmen an elf Fliessgewässern. Diplomarbeit, Universität für niederösterreichischen Fliessgewässerstrecken. Bodenkultur, Wien, 1–81. Jubiläumsschrift der Österreichischen Fischereigesellschaft, Wien, 81–104. Füreder L., Vacha C., Amprosi K., Bühler S., Hansen, C.M.E., Moritz Ch. 2002: Reference conditions of Stucki P. 2010: Méthodes d’analyse et alpine streams: Physical habitat and ecology. Water, d’appréciation des cours d’eau. Macrozoobenthos – Air and Soil Pollution: Focus 2: 275–294. niveau R (région). Office fédéral de l’environnement, L’environnement pratique n° 1026, 1–61.

> Annexe 97

A7-7 Module Macrozoobenthos du SMG – Indicateur B2

Le système modulaire gradué d’analyse et d’appréciation des cours d’eau comprend Bases théoriques entre autres une méthode uniformisée pour évaluer le macrozoobenthos au niveau R (région). Cette méthode base l’appréciation sur l’indice IBCH, une version de l’IBGN (indice biologique global normalisé) français adaptée aux conditions suisses. Le macrozoobenthos fait l’objet d’un prélèvement semi-quantitatif au filet kicknet, puis l’échantillon est analysé en laboratoire au terme d’une procédure définie. Les invertébrés (macroinvertébrés) sont déterminés jusqu’au niveau de la famille ou du groupe taxonomique suivant. L’appréciation se fonde, d’une part, sur le nombre des familles ou des groupes d’invertébrés identifiés et, d’autre part, sur la présence de certaines familles ou de certains groupes indicateurs (∑t et GI; Stucki 2010).

Le nombre de familles ou de groupes fournit, dans une certaine mesure, également des informations sur la variété des biocénoses animales typiques de la station, au sens de l’art. 41e, let. b, OEaux.

La méthode de prélèvement des échantillons et les périodes où il convient de procéder Collecte des données aux prélèvements sont décrites dans Stucki (2010). Cette méthode se limite cependant aux cours d’eau peu profonds. Il s’agit donc de l’adapter pour évaluer les grands cours d’eau. Comme l’ont par exemple montré des études menées sur le Rhin alpin, le macrozoobenthos ne colonise que très peu le chenal central, profond et inaccessible sans bateau même en périodes de basses eaux (ARGE Trübung Alpenrhein 2001). Voilà pourquoi Stucki (2010) estime que l’échantillonnage peut, dans ces cas, se limiter aux zones proches de la berge, qui restent inondées durant le débit plancher.

Les échantillons sont étudiés selon les indications de Stucki (2010). Traitement des données et présentation des résultats Les résultats n’exigent pas une présentation particulière.

La matrice servant à l’évaluation sur la base des paramètres ∑t et GI figure dans Stucki Evaluation (2010).

Ouvrages mentionnés Stucki P. 2010: Méthodes d’analyse et ARGE Trübung Alpenrhein 2001: Trübung und d’appréciation des cours d’eau. Macrozoobenthos – Schwall im Alpenrhein. Synthesebericht, niveau R (région). Office fédéral de l’environnement, Fachberichte und Literaturstudie im Auftrag der L’environnement pratique n° 1026, 1–61. Internationalen Regierungskommission Alpenrhein, Projektgruppe Gewässer- und Fischökologie, Vaduz, Projektordner.

Assainissement des éclusées – Planification stratégique. Un module de l’aide à l’exécution Renaturation des eaux OFEV 2012 98

A7-8 Zonation longitudinale du macrozoobenthos – Indicateur B3

De la source à l’embouchure d’un cours d’eau, plusieurs zones biocénotiques se succè- Bases théoriques dent naturellement, qui portent souvent le nom des principales espèces piscicoles qui les caractérisent (indicateur P1). On distingue approximativement le crénon (zone de la source), le rhithron (zone à truite et zone à ombre) et le potamon (zone à barbeau et à brème). Chacune de ces zones est à son tour subdivisée en deux ou trois zones plus petites, où le macrozoobenthos présente une composition plus ou moins typique (Moog 2002). Cette zonation longitudinale peut servir à vérifier que la composition de la biocénose animale est typique de la station au sens de l’art. 41e, let. b, OEaux.

Lorsque l’effet des éclusées est important, la succession naturelle des zones biocénotiques peut être perturbée. En général, la composition du macrozoobenthos se décale alors vers les zones plus en amont (phénomène appelé «rhithralisation»; Moog et Chovanec 2000, Céréghino et al. 2002).

La zonation longitudinale du macrozoobenthos est déterminée à l’aide des échantillons Collecte des données semi-quantitatifs prélevés pour analyser l’indicateur B2 (module Macrozoobenthos du SMG). La méthode de prélèvement des échantillons et les périodes où il convient de procéder aux prélèvements suivent donc également les instructions de Stucki (2010).

Pour commencer, on utilise les paramètres abiotiques largeur, pente et, éventuellement, Traitement des données et température pour classer le cours d’eau à étudier dans la zone biocénotique correspon- présentation des résultats dante (indicateur P1).

La zonation longitudinale basée sur le macrozoobenthos exige une identification plus précise des invertébrés dans l’échantillon du SMG que pour les autres indicateurs benthiques. Dans la mesure où l’analyse n’implique pas de recourir à des moyens disproportionnés, cette identification doit aller jusqu’au niveau de l’espèce ou, du moins, du genre. Pour les taxons dont l’identification s’avère suffisante, on peut procéder à la zonation longitudinale selon Moog (2002) et calculer selon Haag et Ofenböck (2003) un indice intégré de zonation longitudinale (IZL) pour l’ensemble de l’échantillon. A l’issue du calcul, chaque nombre entier entre 1 et 8 correspond à une zone du cours d’eau allant de l’eucrénon (= 1) à l’hypopotamon (= 8). Les deux zones suivantes, à savoir le litoral (= 9) et la zone profonde (= 10) désignent des zones d’eaux calmes et ne revêtent guère d’importance pour l’indicateur décrit ici.

Le programme autrichien ECOPROF permet de déterminer directement l’indice de zonation longitudinale à partir des données brutes de l’échantillon benthique (www.ecoprof.at).

La classe de l’IZL est donnée à la décimale près et la zonation basée sur les paramètres abiotiques en unités entières, voire à la demi-unité près. Ces deux valeurs englobent donc également les passages entre les zones biocénotiques.

Les résultats n’exigent pas une présentation particulière.

> Annexe 99

Pour procéder à l’appréciation, on détermine les écarts entre l’indice de zonation Evaluation longitudinale et les zones biocénotiques définies à partir de la largeur, de la pente et, le cas échéant, de la température de l’eau (valeur cible). L’IZL est indiqué à la décimale près, tandis que les zones biocénotiques sont données par paliers (nombres entiers; cf. Traitement des données et présentation des résultats) ou à la demi-unité près dans le cas de zones de transition entre deux zones biocénotiques.

Evaluation Etat Critère: écart par rapport à la valeur cible

excellent < ± 0,25 unité

bon ± 0,25 bis < ± 0,5 unité

moyen ± 0,5 bis < ± 0,75 unité

médiocre ± 0,75 bis ± 1 unité

mauvais > 1 unité

Si l’écart se situe à la limite du domaine «admissible» (aux environs d’une demi-unité), on peut au besoin affiner le résultat à l’aide des nomogrammes présentés dans Marrer (1981). A cet effet, il faut non seulement disposer de données sur la largeur et la pente du cours d’eau, mais connaître également la température moyenne de l’eau pendant le mois le plus chaud et la distance qui sépare le point de prélèvement de la source. Selon Müller (2011), les résultats d’une détermination basée sur ces nomogrammes correspondent en général assez bien à ceux d’une identification basée sur la largeur et la pente.

Ouvrages mentionnés among ecological, political and administrative Céréghino R., Cugny P., Lavandier P. 2002: Influ- interests. Hydrobiologia 422/423, 99–109. ence of intermittent hydropeaking on the longitudinal zonation patterns of benthic invertebrates in a Moog O., Ofenböck T. 2003: Calculation of mountain stream. Internat. Rev. Hydrobiol. 87, 47– longitudinal zonation patterns. Fauna Aquatica

60 Austriaca, Ergänzungen 2003. Wasserwirtschaftskataster, herausgegeben vom Bundesministerium

Marrer H. 1981: Vorschläge für Massnahmen im für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Interesse der Fischerei bei technischen Eingriffen Wasserwirtschaft, Wien, 1–6. in Gewässer. Veröffentlichung Nr. 40 des Bundesamtes für Umweltschutz und der Müller V. 2011: Erarbeitung eines anthropogen Eidgenössischen Fischereiinspektion, Bern, 1–79. unbeeinflussten, typischen Jahresgangs der Wassertemperatur nach biozönotischen Regionen. Moog O. (Ed.) 2002: Fauna Aquatica Austriaca, 2. Masterprojektarbeit für den Studiengang Umwelt- Lieferung. Wasserwirtschaftskataster, naturwissenschaften an der ETH Zürich, 1–58. herausgegeben vom Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft, Stucki P. 2010: Méthodes d’analyse et d’appré- Wien, Loseblattordner. ciation des cours d’eau. Macrozoobenthos – niveau R (région). Office fédéral de l’environnement, Moog O., Chovanec A. 2000: Assessing the L’environnement pratique n° 1026, 1–61. ecological integrity of rivers: walking the line

Assainissement des éclusées – Planification stratégique. Un module de l’aide à l’exécution Renaturation des eaux OFEV 2012 100

A7-9 Familles d’insectes EPT – Indicateur B4

Les larves des éphéméroptères, des plécoptères et des trichoptères vivant dans l’eau Bases théoriques sont plus sensibles que nombre d’autres organismes aquatiques à divers types d’atteintes que subit la qualité de l’eau ou du cours d’eau. Elles constituent dès lors de bons indicateurs de la fonctionnalité écologique d’un cours d’eau et servent donc souvent pour apprécier l’état des eaux. Il apparaît cependant que les familles EPT reflètent mieux les altérations hydromorphologiques anthropiques d’ordre général, que les effets spécifiques d’un régime d’éclusées (Bannhofer 2000, Hering et al. 2006).

L’appréciation au moyen des EPT utilise des indices très différents, comme le nombre des unités taxonomiques représentées (taxons EPT), la proportion des taxons EPT ou des individus EPT dans l’ensemble du macrozoobenthos, le rapport entre les taxons EPT et d’autres groupes d’invertébrés, etc. (Bannhofer 2000).

L’un de ces indices est le nombre de familles appartenant aux trois ordres considérés (nombre de familles EPT) identifiées dans un cours d’eau. Il fournit une estimation approximative de la variété des organismes sensibles. Etablir l’appartenance d’une larve à l’une des familles EPT n’exige pas un grand travail et ne pose en général aucune difficulté, même si les larves sont à un stade précoce. L’identification des familles EPT dépend donc moins de l’expérience de la personne chargée d’analyser l’échantillon et du temps à disposition, que la détermination du genre voire de l’espèce (telle que requise par exemple pour connaître le nombre des taxons EPT).

Dans une approche visant à modéliser les effets de diverses mesures d’atténuation des éclusées et d’aménagement des eaux sur la biocénose aquatique du Rhône, on a également utilisé le nombre des familles EPT comme indicateur écologique (Pellaud 2007).

Dans une certaine mesure, le nombre des familles EPT fournit par ailleurs une appréciation de la diversité de la biocénose animale typique de la station au sens de l’art. 41e, let. b, OEaux.

Le nombre des familles EPT est déterminé dans les échantillons semi-quantitatifs éga- Collecte des données lement utilisés dans le cadre de l’appréciation sommaire pour l’indicateur B2 (module Macrozoobenthos du SMG). La méthode de prélèvement des échantillons et les périodes où il convient de procéder aux prélèvements suivent donc également les instructions de Stucki (2010).

Le comptage des individus dans les échantillons et l’identification des organismes Traitement des données et jusqu’au niveau de la famille est également entrepris pour l’analyse de l’indicateur B2 présentation des résultats (module Macrozoobenthos du SMG) et suit donc les instructions de Stucki (2010).

Pour l’indicateur présenté ici, il importe de connaître le nombre de familles d’éphéméroptères, de plécoptères et de trichoptères représentées dans l’échantillon. Tout comme pour connaître la classe de variété (VT) dans le cas de l’indicateur B2, on compte tous les individus dont l’identification est suffisante, donc également les individus isolés.

Les résultats n’exigent pas de présentation particulière.

> Annexe 101

L’appréciation s’appuie en priorité sur des données recueillies pour le peuplement Evaluation macrozoobenthique des cours d’eau de la Principauté du Liechtenstein et du canton de Vaud durant la période de février à avril (fig. A13). Ces données proviennent essentiellement de tronçons ne subissant aucune influence hydrologique, mais dont la qualité de l’eau varie considérablement. Le nombre des familles EPT y est très étroitement corrélé avec l’indice IBCH de l’indicateur B2.

A titre de comparaison, la figure A13 contient également quelques données provenant de cours d’eau alpins et préalpins du versant nord des Alpes et du Tessin pour la période de mars à juin. Ces données révèlent une marge de dispersion. Nous partons donc de l’hypothèse que les cours d’eau suisses peuvent en principe être évalués selon la même échelle.

L’application de l’indicateur B4 sera sans doute restreinte dans le cas de cours d’eau fortement influencés par des glaciers, qui se distinguent souvent non seulement par une biomasse nettement moindre (cf. indicateur B1), mais aussi par un nombre nettement réduit de taxons de l’ensemble du macrozoobenthos et également, en conséquence, un nombre réduit de familles EPT (Füreder et al. 2002, Jacobsen et Dangles 2011).

Lorsque les éclusées engendrent un effet important, on observe aussi souvent une diminution du nombre des familles EPT, alors que l’IBCH, qui reflète avant tout la qualité de l’eau (Limnex 2007), ne révèle la plupart du temps aucune atteinte. Le nombre des familles EPT constitue donc un indicateur plus probant pour les tronçons à éclusées.

Assainissement des éclusées – Planification stratégique. Un module de l’aide à l’exécution Renaturation des eaux OFEV 2012 102

Fig. A13 > Nombre de familles EPT et IBCH selon l’indicateur B2 dans divers cours d’eau de Suisse et du Liechtenstein Les couleurs sur l’axe des abscisses indiquent la classe d’état des divers cours d’eau (sur la base de l’IBCH, cf. Annexe A2–2).

A partir de la figure A13 et des appréciations, aisément comparables, de Bannholzer (2000), on peut établir que l’appréciation basée sur le nombre des familles EPT se présente comme suit:

Evaluation Etat Critère: nombre de familles EPT

excellent > 12 familles EPT

bon 8–12 familles EPT

moyen 5–7 familles EPT

médiocre 2–4 familles EPT

mauvais < 2 familles EPT

> Annexe 103

Ouvrages mentionnés Jacobsen D., Dangles O. 2011: Environmental Bannhofer G. 2000: Die Anwendung von EPT- harshness and global richness patterns in glacier-fed Konzepten für die Charakteristik österreichischer streams. Global Ecol. Biogeogr. DOI: 10.1111/j.1466- Fliessgewässer. Dissertation, Abteilung für 8238.2011.00699.x. Hydrobiologie, Fischereiwirtschaft und Aquakultur, Universität für Bodenkultur, Wien, 1–211. Limnex 2007: Morphologie und Schwallbetrieb in Fliessgewässern. Bericht zuhanden des Bundes- Füreder L., Vacha C., Amprosi K., Bühler S., Hansen, amtes für Umwelt, Abteilung Wasser, Bern, 1–70. C.M.E., Moritz Ch. 2002: Reference conditions of alpine streams: Physical habitat and ecology. Water, Pellaud M. 2007: Ecological response of a multi- Air and Soil Pollution: Focus 2: 275–294. purpose river development project using macroinvertebrates richnesss and fish habitat value. Thèse Hering D., Johnson R.K., Kramm S., Schmutz S., No. 3807, Ecole Polytechnique Fédérale de Szoszkiewicz K., Verdonschot P.F.M. 2006: Lausanne, 1–193. Assessment of European streams with diatoms, macrophytes, macroinvertebrates and fish: a Stucki P. 2010: Méthodes d’analyse et d’appréciation comparative metric-based analysis of organism des cours d’eau. Macrozoobenthos – niveau R response to stress. Freshw. Biol. 51: 1757–1785. (région). Office fédéral de l’environnement, L’environnement pratique n° 1026, 1–61.

Assainissement des éclusées – Planification stratégique. Un module de l’aide à l’exécution Renaturation des eaux OFEV 2012 104

A7-10 Colmatage interne – Indicateur H1

Le colmatage interne du fond du lit d’un cours d’eau dépend essentiellement de la Bases théoriques concentration de matières en suspension dans l’eau, de la contrainte d’entraînement, du gradient hydraulique du courant d’infiltration et de la composition du substrat. Le colmatage interne intervient en présence d’une certaine concentration de matières en suspension dans l’eau, d’infiltration des eaux de la rivière vers les eaux souterraines et de l’absence de colmatage externe.

Les éclusées provoquées par une centrale hydraulique augmentent la contrainte d’entraînement et le gradient hydraulique. Pour ce qui est des matières en suspension, ce sont en particulier les fortes variations (accroissement et diminution) du débit, mais aussi des débits d’éclusées constants, qui peuvent accroître nettement leur concentration par rapport à un état naturel. Ces trois facteurs augmentent le volume des particules fines qui pénètrent dans l’espace interstitiel du substrat et provoquent ainsi un colmatage interne plus prononcé que dans un tronçon non soumis à un régime d’éclusées. Les fines particules traversent la couche superficielle du substrat pour former un film assez fin juste au-dessous.

Plus le colmatage s’accentue, plus le courant qui circule à travers le substrat faiblit et réduit d’autant l’apport d’oxygène dans l’espace interstitiel. Un tel phénomène peut entraver la reproduction des poissons qui déposent leur frai dans le gravier qui tapisse le fond de la rivière.

Le succès de la reproduction des truites dépend par exemple du colmatage durant la saison froide. Indépendamment du régime d’écoulement, cette période est en général marquée par des débits relativement faibles. Seuls des épisodes de pluie ou de fonte des neiges sur des berges sensibles à l’érosion sont alors à même de provoquer une forte hausse de la turbidité dans le cours d’eau. Dans le milieu récepteur, une partie des matières en suspension se dépose sur le fond du lit dans les zones calmes, de sorte que la concentration des matières en suspension diminue dans la direction de l’écoulement (du moins en l’absence d’apports provenant d’affluents).

L’éclusée provoquée par une centrale hydroélectrique peut emporter les matières en suspension présentes dans l’eau pour les déposer plus loin ou remettre en suspension les sédiments fins déposés sur le fond du lit. Chaque éclusée peut ainsi provoquer une hausse de la concentration des matières en suspension.

L’effet des éclusées sur le colmatage interne du fond du lit dépend de la concentration Collecte des données de matières en suspension dans l’eau avant et pendant l’éclusée au cœur de l’hiver (de mi-décembre à février, par temps froid).

Relevés Les échantillons seront prélevés au fil du courant à l’aide d’un flacon en verre ou d’une sonde étalonnée. Le prélèvement doit être effectué depuis une berge longée par un courant puissant avec de fortes turbulences ou dans le courant principal.

Outre la concentration des matières en suspension, il convient d’enregistrer l’évolution de l’écoulement en mesurant le débit et le niveau de l’eau.

> Annexe 105

Périodes d’échantillonnage (fenêtres temporelles) Il convient de prélever des échantillons horaires, de préférence le lundi de l’aube jusqu’au soir, les deux à trois premiers prélèvements devant intervenir avant le début de l’exploitation par éclusées. Il importe de vérifier que le détenteur de l’ouvrage ne prévoit aucun turbinage ni aucun curage à ce moment-là.

Points de prélèvement Il faut choisir plusieurs points de prélèvement sur le tronçon à éclusées et dans la partie supérieure du tronçon de restitution, pour autant que celui-ci soit représentatif de l’état naturel. L’évolution du débit doit être enregistrée à un point de prélèvement au moins.

Répétition des mesures Deux campagnes de mesures au moins sont nécessaires. Selon les résultats, il faudra en mener encore une autre.

Dans chaque échantillon, on mesurera la quantité totale de matières en suspension Traitement des données et (MES) en milligrammes de matière sèche par litre (mg/l). Pour chaque point de prélè- présentation des résultats vement, il convient de représenter les résultats en relation avec l’évolution de l’écoulement (débit ou niveau de l’eau) et en fonction du temps.

A partir des données réunies, on détermine pour chaque site des concentrations représentatives de MES pour le débit plancher et pour le débit d’éclusée. Pour ce dernier débit, on considère en général les conditions qui règnent au début de l’éclusée (stade où la concentration de MES passe par son maximum).

L’évaluation peut se fonder sur les mesures de la concentration de matières en suspen- Evaluation sion réalisées dans le bassin versant du Rhin alpin et du Rhône, sur l’appréciation du succès de la reproduction des truites lacustres dans des boîtes de Vibert et sur les calculs du colmatage dans le Rhin alpin (ARGE Trübung Alpenrhein 2001, Schälchli, Abegg + Hunzinger 2007).

Les études menées sur le Rhin alpin ont permis d’établir une relation entre la concentration de matières en suspension durant l’éclusée et l’évolution du colmatage interne (durant le semestre hivernal; fig. A14). Le colmatage interne est mesuré à l’aide d’une échelle à quinze niveaux et réparti dans les cinq classes suivantes: (1) nul, (2) faible, (3) important, (4) fort et (5) intense (du bleu au rouge).

Lorsque le colmatage est nul, le succès de la reproduction est réputé très bon. Il est bon lorsque le colmatage est faible et minime (insuffisant) en cas de colmatage prononcé (niveau 6 et 7). A partir du niveau 8, le colmatage est tel que la reproduction n’est plus possible.

La relation entre concentration de matières en suspension lors de l’éclusée et le colmatage interne est représentée par une bande, qui permet de tenir compte de l’influence de la morphologie. Le colmatage est le plus intense dans les gués (partie supérieure de la bande), il est moyen dans les chenaux (partie centrale) et relativement faible dans les rapides (partie inférieure). Dans les tronçons canalisés, où le fond du lit est nivelé, le

Assainissement des éclusées – Planification stratégique. Un module de l’aide à l’exécution Renaturation des eaux OFEV 2012 106

degré de colmatage se situe entre prononcé et moyen. Par conséquent, il faut s’attendre à une plus grande variabilité du colmatage dans les tronçons ramifiés, où le colmatage sera faible par endroits, que dans les tronçons à bancs de gravier alternés et les tronçons canalisés.

Si les matières en suspension atteignent, pendant le débit d’étiage dans un tronçon à l’état naturel ou durant une période de débit plancher suffisamment longue, des concentrations susceptibles d’engendrer un colmatage prononcé, l’indicateur H1 ne permettra pas de conclure que le régime d’éclusées engendré par une centrale provoque une atteinte grave. La valeur limite avoisine 15 mg/l.

Dans la figure A14, les relevés effectués dans le Rhin antérieur, le Rhin postérieur et le Rhin alpin sont indiqués en rouge, ceux provenant du Rhône en bleu. On peut en conclure que l’on enregistrera tout au plus un colmatage minime dans le Rhin postérieur à la hauteur de Rhäzüns, le Rhône à la hauteur de Brig et la Viège à la hauteur de Viège, même si ces tronçons sont soumis à un régime d’éclusées. Relevons que les concentrations de matières en suspension pendant les éclusées proviennent de plusieurs campagnes de mesures pour le Rhin alpin, mais d’une seule campagne de mesures pour le Rhin antérieur, le Rhin postérieur et le Rhône. Dans ces derniers cas, d’autres relevés s’imposent pour compléter les données.

Fig. A14 > Evaluation du colmatage interne en fonction de la concentration de matières en suspension au début de l’éclusée, par un froid matin d’hiver

Colmatage interne très marqué Canal, fond du lit nivelé

Tronçon avec bancs alternés, méandres

marqué Cours d’eau ramifié

notable

faible

1 Rhin antérieur, Castrisch

2 Rhin alpin, Mastrils

3 Rhin postérieur, Reichenau

4 Rhin alpin, Buchs

5 Rhin alpin, Diepoldsau

6 Rotten, Brigue

nul

7 Vispa, Viège

8 Rhône, Sion-Riddes

9 La Dranse, Rhône, Porte du Scex

Concentration de MES lors de l’éclusée (en hiver) [mg/l]

> Annexe 107

Ouvrages mentionnés Schälchli, Abegg + Hunzinger 2007: 3. Rhone- ARGE Trübung Alpenrhein 2001: Trübung und korrektion, Sachbereich Kolmation, Zwischenbericht Schwall im Alpenrhein. Synthesebericht, Fachbe- 2. Situationsanalyse Trübung. Im Auftrag des richte und Literaturstudie im Auftrag der Departements für Verkehr, Bau und Umwelt des Internationalen Regierungskommission Alpenrhein, Kantons Wallis. Projektgruppe Gewässer- und Fischökologie, Vaduz, Projektordner.

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A7-11 Débit minimal – Indicateur A1

Les art. 31 à 33 de la loi sur la protection des eaux (LEaux) régissent le calcul des Bases théoriques débits résiduels à respecter dans les tronçons situés en aval des prélèvements de centrales hydroélectriques. Entrées en vigueur en 1992, ces dispositions s’appliquent à tout renouvellement d’une concession de droits d’eau. Les art. 80 à 83 LEaux prévoient que les prélèvements qui influencent sensiblement un cours d’eau doivent être assainis. Dans de tels cas, les débits résiduels sont en général fixés à un niveau plus bas qu’en application des art. 31 à 33 LEaux (fig. A15).

En aval de nombreuses centrales fonctionnant par éclusées, la portion de cours d’eau en amont du point de restitution est un tronçon à débit résiduel, qui devient un tronçon à éclusées aussitôt après la restitution. Le débit minimal qui s’écoule à la fin du tronçon à débit résiduel équivaut dès lors souvent au débit plancher du tronçon à éclusées, sauf dans deux cas de figure:

> les situations où l’eau turbinée n’est pas restituée dans le cours d’eau où elle a été prélevée (mais est dérivée vers une vallée voisine ou un cours d’eau plus important situé en aval, p. ex.); > les centrales qui ne fonctionnent pas seulement par éclusées, mais également en continu (ce régime d’exploitation étant toutefois moins important), et dont le débit résiduel accroît donc constamment le débit plancher.

Le délai fixé pour l’assainissement des débits résiduels dans le cas de concessions échoit le 31 décembre 2012. Tous les cantons auront donc achevé ces travaux d’assainissement au moment où ils devront adopter la planification stratégique visant à assainir les éclusées (31 décembre 2014). A ce stade, tous les débits résiduels, et dès lors tous les débits planchers, devraient respecter au moins les exigences des art. 80 à 83 LEaux (fig. A15).

En vertu de l’art. 83a LEaux, les installations existantes doivent, après assainissement des éclusées, répondre aux mêmes exigences que les nouvelles installations. En d’autres termes, l’assainissement des éclusées doit consister à augmenter le débit plancher et à le fixer au niveau requis pour éviter les atteintes graves, indépendamment de l’assainissement du débit résiduel (donc que celui-ci ait ou non été adapté aux exigences applicables au renouvellement de la concession).

Des études réalisées sur le Ticino ont révélé que les effets du régime d’éclusées s’accentuent fortement lorsque le débit plancher descend au-dessous du débit résiduel au sens de l’art. 31 LEaux (OIKOS 2011).

> Annexe 109

Fig. A15 > Comparaison des normes à appliquer aux débits résiduels lors du renouvellement d’une concession selon les art. 31 à 33 (gauche) et dans le cas d’un assainissement au sens de l’art. 80 LEaux (droite)

Débit résiduel l/s Débit résiduel l/s

art. 33, al. 3

art. 33

art. 33, al. 2

art. 31

art. 80, al. 2 art. 32 art. 80, al. 1 état actuel

source: OFEFP 1997

L’indicateur D1 sert à déterminer si le débit d’éclusées respecte un minimum fondé sur des données écologiques ou s’il est inférieur à ce minimum. Les exigences imposées à un débit plancher minimal s’inspirent de celles définies pour les débits résiduels dans les art. 31 à 33 LEaux. Souvent, ces exigences sont d’ores et déjà remplies, voire dépassées (Limnex 2007).

Le débit plancher minimal correspond au débit résiduel au sens des art. 31 à 33 LEaux Collecte des données et il est déterminé selon la procédure habituellement suivie lors du renouvellement de concession des centrales hydroélectriques. L’indicateur décrit ici ne s’intéresse toutefois pas au débit résiduel en aval du prélèvement (début du tronçon à débit résiduel), mais au débit mesuré juste avant le point de restitution (fin du tronçon à débit résiduel). L’assainissement des éclusées n’anticipe nullement la procédure appliquée pour déterminer le débit résiduel (à partir du prélèvement). La fixation du débit résiduel est expliquée en détail dans les instructions d’Estoppey et al. (2000). Vogel et al. (2004) présentent quant à eux les résultats d’un grand nombre de contrôles d’efficacité effectués dans des cours d’eau où le débit de dotation a été défini conformément aux exigences légales.

Des traitements particuliers s’imposent pour deux situations dans lesquelles il faudrait, Traitement des données et conformément à l’art. 31, al. 2, ou à l’art. 33, al. 3, LEaux, accroître (provisoirement du présentation des résultats moins) le débit résiduel ou le débit plancher minimal: > Pendant la période des fêtes de fin d’année (de Noël à Nouvel-An), le débit plancher minimal descend parfois nettement au-dessous du débit d’étiage habituellement enregistré durant la nuit ou le week-end («creux de Noël»). Cet abaissement temporaire du débit en deçà de la valeur minimale entrave surtout la reproduction naturelle des poissons et est en principe indésirable du point de vue écologique (Limnex 2007). L’annexe 5 examine comment la nécessité de pallier l’effet de jours fériés isolés peut influencer le dimensionnement de bassins de compensation. Un bassin de

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compensation ne permettra sans doute que rarement de pallier les effets d’un «creux de Noël» de plusieurs jours, car les quantités d’eau, et donc le volume de stockage, requis pour maintenir le débit plancher à sa valeur normale, seraient disproportionnés (VAW et LCH 2006). > La largeur ou la portion du lit qui reste mouillée en situation de débit plancher peut se révéler considérablement plus petite que durant l’éclusée ou en situation de débit naturel, en particulier dans les chenaux naturels ou proches de l’état naturel (Rupf, 1998, p. ex). Ce phénomène peut notamment avoir un impact sur les zones alluviales de cours d’eau dont la morphologie est proche de l’état naturel, car il empêche les organismes aussi bien aquatiques que terrestres de coloniser les vastes zones de marnage qui sont inondées durant l’éclusée, mais à sec durant le débit plancher (Zahner et Lutz 1988, Meile et al. 2005 et les ouvrages mentionnés; etc.). Or ces zones alluviales de cours d’eau comptent parmi les biotopes ou les biocénoses rares spécialement mentionnés à l’art. 31, al. 2, let. c, LEaux, car leur existence est liée directement ou indirectement à la nature et à la taille du cours d’eau, et dont la préservation exige le cas échéant de fixer le débit plancher à un niveau supérieur à celui du débit résiduel selon l’art. 31, al. 1, LEaux. L’augmentation du débit plancher doit être déterminée au cas par cas. Deux approches élaborées en Autriche peuvent servir ici de base à l’évaluation. La première de ces approches admet, tout comme l’indicateur P2, que l’état hydromorphologique est bon lorsque la superficie de l’espace mouillé durant le débit plancher équivaut à 80 % au moins de sa superficie durant l’éclusée (Mühlmann 2010). L’indicateur P2 recourt d’ailleurs à une approche similaire. Selon la seconde approche, le régime d’éclusées constitue une atteinte grave lorsque la surface irriguée durant le débit plancher équivaut à moins de 70 % de sa superficie pour un débit naturel (Greimel 2009).

Les résultats n’exigent pas de présentation particulière.

L’appréciation de l’indicateur D1 ne débouche pas sur cinq classes d’état, mais sur Evaluation deux seulement. La raison en est simple: soit le débit résiduel remplit les exigences légales définies aux art. 30 à 33 LEaux, soit il ne les remplit pas, et rien ne saurait justifier l’existence d’états intermédiaires.

On procède à l’appréciation uniquement à partir du point de restitution (centrale) et, moyennant les restrictions mentionnées, sans tenir compte du degré d’assainissement du débit résiduel, c’est-à-dire indépendamment du fait qu’il aura été, au moment de la mise en service des mesures destinées à atténuer les éclusées, assaini conformément aux art. 30 à 33 LEaux (renouvellement de concession après l’entrée en vigueur de ces dispositions, au 1er novembre 1992) ou uniquement selon les exigences, moins strictes, des art. 80 à 83 LEaux.

Evaluation Etat Critère: débit résiduel selon les art. 30 à 33 Leaux

bon Exigences à atteindre remplies

mauvais Exigences à atteindre non remplies

> Annexe 111

Ouvrages mentionnés OIKOS 2010: Studio degli effetti delle varianzioni di Estoppey R., Kiefer B., Kummer M., Lagger S., portata indotti dalla regimazione idroelettrica lungo Aschwanden H. 2000: Débits résiduels convenables il fiume Ticino da Personico alla foce. Parametri – Comment les déterminer? L’environnement pra- relativi ai macroinvertebrati. Bericht im Auftrag des tique n° 27/01, publié par l’Office fédéral de l’envi- Ufficio della caccia e della pesca, Bellinzona, 1–91. ronnement, des forêts et du paysage, Berne, 1–140. Rupf R. 1998: Ökomorphologie des Vorder- und Hin- Greimel F. 2009: Ökologische Bewertung von terrheins: Zustandsbewertung und Massnahmenvor- Flussbaumassnahmen an der Raab. Diplomarbeit an schläge aus fischökologischer Sicht. Diplomarbeit der Universität für Bodenkultur, Wien, 1–171. am geographischen Institut der Universität Zürich, 1–86. Limnex 2007: Szenarien für eine ökologisch begründete Schwallminderung in den Flüssen VAW, LCH 2006: Kraftwerksbedingter Schwall und Alpenrhein, Rhone, Linth und Doubs. Berichten Sunk. Bericht der Versuchsanstalt für Wasserbau, zuhanden des Bundesamtes für Umwelt, Abteilung Hydrologie und Glaziologie an der ETH Zürich sowie Wasser, Bern, 1–25. des Laboratoire de Construction Hydrauliques an der EPF Lausanne im Auftrag des Schweizerischen Meile T., Fette M., Baumann P. 2005: Wasserwirtschaftsverbandes, Baden, 1–161. Synthesebericht Schwall/Sunk. Eine Publikation des Rhone-Thur Projektes c/o Eawag, WSL, LCH. Vogel U., Kirchhofer A., Breitenstein M. 2004: Débits résiduels – quel bénéfice pour les cours d’eau? Mühlmann H. 2010: Leitfaden zur hydromorpholo- Cahier de l’environnement n° 358, publié par gischen Zustandserhebung von Fliessgewässern. l’Office fédéral de l’environnement, des forêts et du Herausgegeben vom Bundesministerium für Land- paysage, Berne, 1–139. und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft, Wien, 1–72. Zahner M., Lutz M. 1988: Untersuchungen zur Vegetation und Avifauna der Auen am Vorderrhein und OFEFP 1997: Prélèvements d’eau. Rapport Glenner. Jber. Natf. Ges. Graubünden 195: 31–77. d’assainissement – Assainissement selon art. 80, al. 1, de la loi sur la protection des eaux, Informations concernant la protection des eaux n° 25, Office fédéral de l’environnement, des forêts et du paysage, Berne, 1–51.

Assainissement des éclusées – Planification stratégique. Un module de l’aide à l’exécution Renaturation des eaux OFEV 2012 112

Les variations de la température de l’eau comptent parmi les effets du régime d’éclu- Bases théoriques sées les plus souvent étudiés (Baumann et Klaus 2003). Parmi les causes possibles d’une atteinte grave provoquée par les éclusées, l’art. 41e, let. b, OEaux, mentionne donc explicitement la variation «non admissible» de la température de l’eau.

Les modifications soudaines de la température dues aux éclusées (thermopeaking, en anglais) ont fait l’objet d’études approfondies ces dernières années (Zolezzi et al. 2011, Carolli et al. 2011, etc.). En s’appuyant sur les données de base provenant de diverses sources, Dübendorfer et al. (2011) ont mis au point une méthode spécifique permettant d’évaluer les effets des éclusées, que nous pouvons reprendre telle quelle pour l’indicateur Q1.

Le texte et toutes les indications ci-après concernant l’indicateur Q1 sont tirés du rapport d’experts concernant le module température établi sur mandat de l’OFEV dans le cadre du système modulaire gradué de Dübendorfer et al. (2011).

Les variations de la température sont l’un des effets concomitants engendrés par les centrales hydroélectriques fonctionnant par éclusées et ont des conséquences néfastes pour les œufs de poissons et les alevins. En général, l’eau turbinée provenant des lacs de retenue réchauffe l’eau du cours d’eau en hiver et la refroidit en été (Meier et al. 2004, Bruno et al. 2009, Maiolini et al. 2010, Carolli et al. 2011, Zolezzi et al. 2011). On estime cependant que les modifications soudaines de la température dues aux éclusées sont plus graves du point de vue écologique que les variations saisonnières de la température de l’eau (Meile et al. 2005). Quant à la capacité des organismes aquatiques de s’adapter à des variations de la température, elle dépend avant tout de la température qui règne dans le cours d’eau avant le débit d’éclusée ou avant le débit plancher, température que l’on appelle également température d’acclimatation (Krejci et al. 2004).

La définition des paramètres d’évaluation se réfère à des séries de mesures de la tempé- Collecte des données rature portant sur cinq ans, l’intervalle entre deux mesures (ou «résolution temporelle») étant de 10 à 15 minutes et leur précision étant d’un dixième de degré. Les séries de mesures ayant une résolution ou une précision plus élevées doivent, avant le calcul des paramètres d’évaluation, être réduites à 10 minutes ou arrondies au 0,1° C. Selon les paramètres d’évaluation, il faut disposer de tous les relevés ponctuels ou des extrêmes journalières (valeurs maximale et minimale mesurées au cours d’une journée). Il convient d’évaluer les cinq années (en général les cinq dernières) qui reflètent le mieux le régime d’éclusées actuel.

A défaut de séries de mesures sur cinq ans, il est possible d’évaluer des séries plus courtes (dans les cas extrêmes, des séries sur un an sont même envisageables) pour obtenir une évaluation provisoire. Dans ce cas, les résultats doivent être interprétés avec la prudence requise. Il est notamment recommandé de spécifier les caractéristiques (température de l’air et régime des débits) qui ont marqué l’année en question (année froide, tempérée ou chaude pour ce qui est de la température, sèche, moyennement sèche ou humide pour ce qui est des débits).

> Annexe 113

Si pareilles séries de mesures manquent, il faut effectuer des relevés. Une résolution temporelle de 10 minutes (valeurs mesurées en continu en faisant la moyenne sur 10 minutes) est recommandée pour l’application de la méthode. L’exactitude requise des appareils de mesure est d’au moins 0,1° C. Les emplacements des relevés sont si possible intégrés au réseau hydrométrique en place (débit et paramètres de qualité de l’eau) et combinés à d’autres prélèvements d’échantillons, p. ex. de paramètres biologiques. Cette méthode permet d’exploiter les synergies lors du contrôle des stations de relevés et lors de l’interprétation des données.

Divers appareils de mesure, servant à relever uniquement la température ou plusieurs paramètres simultanément, sont disponibles sur le marché. On recourt aujourd’hui souvent à des sondes équipées d’un enregistreur, afin de disposer de relevés continus et offrant une bonne «résolution temporelle». Les enregistreurs branchés sur un réseau sans fil offrent l’avantage de transmettre directement les données, de sorte qu’il est possible de suivre leur évolution directement et à tout moment sur un ordinateur, de les vérifier et de les évaluer. Les appareils de mesure disposent habituellement d’un programme approprié permettant d’enregistrer et d’évaluer les relevés.

Le choix de l’emplacement de la sonde thermique et la manière de l’installer dépendent du type et de la taille du cours d’eau. La sonde doit en principe se trouver dans un secteur irrigué et parcouru par le courant (et non pas dans un «bras mort» ou une zone d’eau peu profonde et calme). Il importe de veiller à la fixer solidement (pour éviter qu’elle ne soit emportée par une crue) et à la doter d’une protection adéquate dans les cours d’eau à fort charriage. Dans le cas de grands cours d’eau, il faut se rappeler que les zones proches des berges où l’eau est peu profonde (< 50 cm) se réchauffent beaucoup plus vite et plus intensément que le courant principal. Lorsqu’un raccordement au réseau électrique s’avère impossible, il est recommandé d’opter pour un appareil de mesure fonctionnant avec un accumulateur, des piles ou un panneau solaire.

Les stations de mesures requièrent un entretien et des contrôles réguliers (indépendamment du type d’appareil, du type de cours d’eau, etc.). L’expérience a montré qu’un service de maintenance doit être assuré tous les trois mois environ. Il convient alors de débarrasser les appareils des algues, des détritus flottants et autres qui les recouvrent et de vérifier leur bon fonctionnement. Selon la taille de la mémoire intégrée, il faut par ailleurs transférer les données et changer les piles au moins une fois par an.

De grosses intempéries et de fortes précipitations peuvent engendrer des crues capables d’arracher les appareils de leur support et de les emporter. Après de tels événements, il est recommandé de se rendre rapidement sur le site afin de s’assurer que l’installation est bien en place ou de vérifier que les données continuent bien d’arriver par le réseau sans fil. Les appareils de mesure sont particulièrement sensibles et susceptibles d’être endommagés par les phénomènes suivants: formation de glace (surtout si elle se déplace), avalanches, charriage et orages (surtout lorsque la foudre tombe dans l’eau). Il faut donc contrôler périodiquement les appareils sur place ou vérifier régulièrement la bonne transmission des données.

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Lorsqu’on installe un nouveau point de mesure, il faut informer l’autorité compétente et, le cas échéant (selon la taille et le type de l’installation) requérir une autorisation.

Les données doivent être saisies dans une base de données (Excel, Access ou un logiciel hydrométrique spécifique) pour être évaluées. Il faut en outre les sauvegarder régulièrement.

Les grandeurs d’évaluation ci-après fournissent des indications sur les variations sou- Traitement des données et daines de la température observées dans un cours d’eau, qui sont dues au déversement présentation des résultats des eaux turbinées par des centrales hydroélectriques fonctionnant par éclusées:

> Taux de variation de la température entre débit d’éclusée et débit plancher: > Amplitude de la variation de température entre débit d’éclusée et débit plancher: ATéclusée/plancher [en °C] > Amplitude de référence de la variation de température spécifique au type de cours d’eau: ATréf [en °C] > Nombre de pics de température par jour: Péclusée/plancher; exprimés sous forme de moyenne: PMéclusée/plancher et de quantile 95 %: P95éclusée/plancher [-]

1) Taux de variation de la température Le taux de variation de la température entre débit d’éclusée et débit plancher (TTéclusée/plancher en °C/h) correspond à un taux maximal représentatif de variation de la température durant le passage du débit plancher au débit d’éclusée et inversement.

Ce taux correspond au quantile 90 % des taux journaliers maximaux de variation de la température d’une série représentative de mesures.

Tt = température au moment t (valeur ponctuelle) TTt = taux de variation de la température au moment t |TT|max = maximum journalier des taux absolus de variation de la température TTt

Indépendamment de l’apparition du phénomène d’éclusées, il convient d’évaluer les variations de la température tout au long d’une année. Le recours au quantile 90 % évite que des événements extrêmes isolés ne prennent trop d’importance et que les journées sans éclusées marquantes (en fin de semaine, p. ex.) n’exercent trop d’influence sur les résultats.

Les taux de variation de la température peuvent avoir une valeur aussi bien positive que négative. Une valeur positive reflète une hausse de la température, une valeur négative une baisse. L’objectif consiste ici à déterminer les valeurs absolues des taux de variation.

La détermination, analogue, des maxima journaliers des taux de changement du niveau d’eau (TNmax) est décrite dans Pfaundler et Keusen (2007).

> Annexe 115

2) Amplitude de la variation de température entre débit d’éclusée et débit plancher L’amplitude des variations de température entre débit d’éclusée et débit plancher (ATéclusée/plancher) correspond à une amplitude journalière représentative subissant l’influence des éclusées.

L’amplitude maximale des variations de température entre débit d’éclusée et débit plancher (ATéclusée/plancher) est exprimée par le quantile 90 % des maxima journaliers des différences de température d’une série représentative de mesures.

ATéclusée/plancher = quantile 90 % de (Tmax – Tmin) [en °C]

Tmax = température maximale mesurée au cours d’une journée (valeurs ponctuelles) Tmin = température minimale mesurée au cours d’une journée (valeurs ponctuelles)

Indépendamment de l’apparition du phénomène d’éclusées, il convient d’évaluer les variations de la température tout au long d’une année. Le recours au quantile 90 % évite que des événements extrêmes isolés ne prennent trop d’importance et que les journées sans éclusées marquantes (en fin de semaine, p. ex.) n’influent trop sur les résultats.

2b) Amplitude de référence des variations de température spécifique au type de cours d’eau L’amplitude de référence des variations de température spécifique au type de cours d’eau (ATréf) représente des amplitudes caractéristiques des variations de la température, relativement grandes en été.

Les amplitudes journalières caractéristiques (ATréf) sont extrapolées à partir des courbes sinusoïdales spécifiques au cours d’eau présentées dans Müller (2011): différence entre le maximum annuel de la régression sinusoïdale du quantile 75 % moyen des maxima journaliers et la régression sinusoïdale de la moyenne du quantile 25 % moyen des minima journaliers.

Il n’est pas nécessaire de calculer ces valeurs, car il est possible d’utiliser celles indiquées dans le tableau A4.

Tab. A4 > Amplitudes de référence des variations de température spécifiques au type de cours d’eau en °C La méthode permettant de déterminer le type de cours d’eau à partir de la zone biocénotique et de l’étage altitudinal est expliquée dans le chapitre 3.4 de Dübendorfer et al. (2011).

Type de cours d’eau Kry KRs KRm KRc ERa ERs ERm ERc MRa+s MRm MRc HyR EpP Amplitude journalière 1,3 0 0,1 0,2 6,3 5,3 4,9 2,4 4,8 6,3 4,1 4,9 3,9 Zones biocénotiques: Kry = kryon; CR = crénon; ER = épirhithron; MR = métarhithron; HyR = hyporhithron; EpP = épipotamon

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3) Nombre de pics de température par jour Le paramètre nombre de pics de température par jour (Péclusée/plancher) correspond au nombre de pics de température positifs et négatifs mesurés dans les eaux par jour et inclut donc aussi bien les valeurs extrêmes journalières naturelles que les pics dus à des causes anthropiques. On détermine la moyenne (PMéclusée/plancher) et le quantile 95 % (P95éclusée/plancher) du nombre de pics journaliers de température d’une série représentative de mesures. Sont considérés comme pics de température tous les extrêmes qui sont séparés d’un intervalle de 60 minutes au moins et de 0,2° C.

PMéclusée/plancher = moyenne du nombre de pics de température par jour [-] P95éclusée/plancher = quantile 95 % du nombre de pics de température par jour [-]

Les pics de température sont déterminés selon Frutiger et al. (2004) et par intervalles de 30 minutes. Les séries de mesures contenant des relevés plus fréquents seront adaptées en conséquence.

On observe en principe un pic lorsque la variation de température change de direction. Des modifications très brèves de la température et des variations faibles, ne dépassant pas la marge d’erreur des relevés, ne sont toutefois pas des pics. On considère uniquement comme pics les valeurs mesurées lorsque la température évolue dans le même sens pendant deux intervalles consécutifs de 30 minutes et qu’elle s’écarte de 0,2° C au moins du pic précédent. Lorsque la température reste stable, c’est le sens dans lequel elle a varié précédemment qui prévaut. La figure A16 illustre comment déterminer les pics de température.

Fig. A16 > Exemple de courbe des températures subissant l’influence d’un régime d’éclusées, avec indication des pics

Température [°C] Débit [m3/s]

Ma 4.10.2011 Me 5.10.2011 Je 6.10.2011

λ Pics de température υ Température (à intervalles de 30 minutes)

> Annexe 117

Voici les considérations qui complètent les règles de classement: Evaluation

> On combine les grandeurs d’évaluation fournissant des informations dont l’importance écologique diffère afin d’obtenir un classement. > C’est le taux de variation de la température qui fournit l’évaluation de base pour l’effet d’un régime d’éclusées, car les poissons sont particulièrement sensibles à ce taux de variation. > Les deux paramètres indiquant le nombre et l’amplitude des pics servent de facteurs de correction pour affiner l’évaluation. Grâce à eux, celle-ci prend en considération le fait que les variations fréquentes de la température tout comme les grandes amplitudes journalières engendrent un stress considérable pour les organismes aquatiques. Le recours à ces facteurs de correction n’améliorera jamais l’appréciation finale, mais tendra à la dégrader.

Evaluation Etat Evaluation initiale Facteurs de correction

excellent TTéclusée/plancher ≤ 1,25°C/h Dégradation d’une classe Dégradation de deux classes médiocre 3,75°C/h < TTéclusée/plancher ≤ 5°C/h si ATéclusée/plancher > 1,5 * ATréf

Les limites des classes ont été définies à partir des données fondamentales suivantes:

> Les poissons s’accommodent, sans subir d’atteinte, de variations journalières naturelles de la température allant de 0,5 à 1° C/h (Oliver et Fidler 2001). > Les limites des classes définies pour les taux de variation de la température se fondent sur les valeurs indiquées par les études consacrées au régime des températures de cours d’eau ne subissant pas d’influence anthropique (Eliott et al. 1981; Zolezzi et al. 2011), ainsi que sur les effets observés, telle la dérive active d’invertébrés pour fuir une zone (Fey et al. 1977; Carolli et al. 2011).

La prise en considération du nombre de pics de température s’inspire de Frutiger et al. (2004).

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Ouvrages mentionnés Meier W., Frey M., Moosmann L., Steinlin S., Wüest Baumann P., Klaus I. 2003: Conséquences A. 2004: Wassertemperaturen und Wärmehaushalt écologiques des éclusées. Etude bibliographique. der Rhone und ihrer Seitenbäche. Schlussbericht zu Informations concernant la pêche n° 75, Office Subprojekt I-2 des Rhone-Thur Projektes, Eawag, fédéral de l’environnement, des forêts et du Kastanienbaum: 1–100. paysage, Berne, 1–112. Meile T., Fette M., Baumann P. 2005: Carolli M., Bruno M.C., Siviglia A., Maiolini B. 2011: Synthesebericht Schwall/Sunk. Une publication du Responses of benthic macroinvertebrates to abrupt projet Rhône-Thur, Eawag, WSL, EPFL et Limnex AG, changes of temperature in flume simulations. River 1–48. Res. Applic. 2011 (DOI: 10.1002/rra. 1520). Müller V. 2011: Erarbeitung eines anthropogen Dübendorfer Ch., Moser D., Kemptner T., Egloff L., unbeeinflussten, typischen Jahresgangs der Müller V., Wanner P., Baumann P., Kirchhofer A. Wassertemperatur nach biozönotischen Regionen. 2011: Expertenbericht zu einem Modul Temperatur Masterprojektarbeit für den Studiengang Umweltim Rahmen des Modul-Stufen-Konzepts. Experten- naturwissenschaften an der ETH Zürich, 1–58. bericht im Auftrag des Bundesamtes für Umwelt, Bern (voraussichtlich ab Mitte 2012 verfügbar auf Oliver G.G., Fidler L.E. 2001: Towards a water www.modul-stufen-konzept.ch/f/index-f.htm). quality guideline for temperature in the Province of British Columbia. Ministry of Environment, Land and Elliott J.M. 1981: Some aspects of thermal stress on Parks, Victoria BC freshwater Teleosts. In Pickering, A.D. (Ed.): Stress (www.env.gov.bc.ca/wat/wq/BCguidelines/temptech and fish. Academic Press, London: 209–245. ).

Fey J.M. 1977: Die Aufheizung eines Pfaundler M., Keusen M. 2007: Veränderungen von Mittelgebirgsflusses und Auswirkungen auf die Schwall-Sunk. Hydrologische Datenanalyse zur Zoozönose – dargestellt an der Lenne (Sauerland). Charakterisierung von Schwall-Sunk Phänomenen in Arch. Hydrobiol. Suppl. 53: 307–363. der Schweiz. Umwelt-Wissen Nr. 07/12, herausgegeben vom Bundesamt für Umwelt, Bern. Frutiger A. 2004: Ecological impacts of hydroelectric power production on the River Ticino. Part 1: Zolezzi G., Siviglia A., Toffolon M., Maiolini B. 2011: Thermal effects. Arch. Hydrobiol. 159(1): 43–56. Thermopeaking in Alpine streams: event characterization and time scales. Ecohydrology 4: Krejci V., Frutiger A., Kreikenbaum S., Rossi L. 564–576. 2004: Impact des rejets pluviaux urbains sur les milieux récepteurs. Rapport dans le cadre du projet «STORM: Assainissement par temps de pluie», Eawag, Dübendorf: 1–36.

> Bibliographie 119

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Remarque: A l’adresse www.mendeley.com/groups/1482343/hydroenvironmental-peaking/, l’Université pour le génie rural (Bodenkultur) de Vienne (BOKU) prépare une plateforme internet qui servira au libre échange d’informations scientifiques sur la problématique des éclusées. Avec le temps, on y trouvera un nombre croissant de publications et de rapports sur ce sujet au format pdf.

Assainissement des éclusées – Planification stratégique. Un module de l’aide à l’exécution Renaturation des eaux OFEV 2012 124

> Répertoires Débit d’éclusée Débit s’écoulant dans le cours d’eau en aval de la restitution en période de fonctionnement de la centrale hydroélectrique. Il se compose du débit turbiné et du débit présent dans le cours d’eau en amont de la centrale (débit naturel ou résiduel). Glossaire et abréviations Débit d’éclusée maximal Niveau de l’eau durant le débit de l’éclusée. Amplitude de l’éclusée Différence entre les débits ou les niveaux d’eau mesurés durant le Débit d’éclusée minimal débit d’éclusée et le débit plancher. Niveau de l’eau durant le débit plancher. ARE Débit équipé Office fédéral du développement territorial Débit maximal (d’eau d’exploitation) qu’une centrale hydroélectrique pourra exploiter (turbiner). ARGE Communauté de travail (Arbeitsgemeinschaft) Débit plancher Débit s’écoulant dans le cours d’eau en aval de la restitution lorsque Bassin de compensation la centrale hydroélectrique ne fonctionne pas. Il correspond au débit Bassin d’accumulation ouvert servant à atténuer les variations du présent dans le cours d’eau en amont de la centrale (débit naturel ou débit en amont ou en aval d’une centrale hydroélectrique. résiduel). Caverne de compensation Débit résiduel Bassin de compensation souterrain. Débit qui subsiste dans un cours d’eau après un ou plusieurs prélèvements. CEATE Commissions de l’environnement, de l’aménagement du territoire et Dérive de l’énergie des Chambres fédérales (CEATE-N = CEATE du Conseil Phénomène dans lequel des organismes aquatiques sont emportés national; CEATE-E = CEATE du Conseil des Etats) (dérive passive) ou se laissent emporter (dérive active) par le courant. Centrale à accumulation Dotation (débit de) Centrales hydroélectriques qui stockent l’eau pendant plusieurs jours, Quantité d’eau, dans le cas d’un prélèvement, qui est déversée voire des mois, dans des bassins de compensation ou des lacs directement, ou qui reste, dans le tronçon à débit résiduel. Le débit d’accumulation, afin de la turbiner par intermittence, lorsque la de dotation est en règle générale spécifié dans la concession. demande de courant est forte. La restitution de l’eau turbinée engendre des éclusées. Eau d’exploitation Eau turbinée dans une centrale hydroélectrique. Centrale au fil de l’eau Centrale hydroélectrique qui turbine l’eau plus ou moins en continu et (Eco)morphologie

qui la restitue au cours d’eau aussitôt après le barrage (centrale en Structure spatiale, aspect extérieur d’un cours d’eau. Elle comprend rivière) ou plus loin en aval (centrale avec dérivation). Dans le cas de le tracé, la largeur, la nature des rives et du fond du lit, etc. centrales au fil de l’eau aménagées sur de grandes rivières, le volume de rétention peut servir à accumuler l’eau pendant quelques heures. EPT L’exploitation de cette eau engendre également des éclusées. Groupe de familles d’insectes réunissant les éphéméroptères, les plécoptères et les trichoptères, dont les larves se développent dans Charriage l’eau et qui constituent de bons indicateurs de la qualité des eaux ou Matières solides d’un diamètre supérieur à 2 mm environ (pierres, des cours d’eau. gravier, sable) que le courant déplace sur le fond du lit. Etat actuel Connectivité longitudinale Etat constaté actuellement, situation initiale. Divers obstacles (chutes, murs de barrage, etc.) peuvent séparer les écosystèmes qui se succèdent sur le tracé d’un cours d’eau. Rétablir Etat de référence la connectivité longitudinale (en aménageant une échelle à poissons, Etat que présente la majeure partie d’un cours d’eau non influencé p. ex.) permet de garantir les échanges d’animaux et de végétaux par l’homme (donc état naturel ou proche de l’état naturel), du moins entre ces écosystèmes. dans le domaine considéré (hydrologie, p. ex.), et qui peut donc servir de base de comparaison ou de mesure pour apprécier des tronçons de cours d’eau soumis à des atteintes.

> Répertoires 125

Exploitation par éclusées Rapport débit d’éclusée/débit plancher On parle également de «régime d’éclusées». Variations régulières du Rapport entre le débit d’éclusée maximal et le débit plancher minimal. débit au cours de la journée, produite par la présence de centrales hydroélectriques fonctionnant par intermittence. Repos du fond du lit Période de la saison froide durant laquelle les débits sont HYDMOD naturellement faibles, de sorte que les matériaux du fond du lit Module Hydrologie du système modulaire gradué des méthodes restent au repos. d’analyse et d’appréciation des cours d’eau. Revitalisation Hydrogramme Rétablissement, grâce à des travaux d’aménagement, des fonctions Evolution des débits ou des niveaux d’eau dans le temps. naturelles d’un cours d’eau superficiel endigué, corrigé, recouvert ou mis sous terre. Indicateur Grandeur mesurée ou calculée utilisée pour évaluer l’état des cours Rhithron d’eau. Portion supérieure à moyenne d’un cours d’eau allant de la source à la zone où la pente est faible. Sur le plan biologique, elle est LACE caractérisée par la présence d’espèces majeures comme la truite Loi fédérale du 21 juin 1991 sur l’aménagement des cours d’eau (épirhithron à métarhithron) et l’ombre (hyporhithron). (RS 721.100) SMG LDFR Système modulaire gradué. Ensemble de méthodes standardisées Loi fédérale du 4 octobre 1991 sur le droit foncier rural (RS mises au point par la Confédération pour analyser et apprécier les 211.412.11) cours d’eau selon différents aspects (modules) et à différentes échelles (niveaux). LEaux Loi fédérale du 24 janvier 1991 sur la protection des eaux (RS Taux de descente du niveau d’eau 814.20) Vitesse à laquelle le niveau d’eau descend après l’éclusée [en cm/min]. On utilise également le taux de diminution du débit [en LEne m³/s ⊆ min]. Loi du 26 juin 1998 sur l’énergie (RS 730.0) Taux de montée du niveau d’eau Matières en suspension Vitesse à laquelle le niveau d’eau monte pendant l’éclusée [en Matières solides d’un diamètre inférieur à 2 mm environ (sable, cm/min]. On utilise également le taux d’accroissement du débit [en limon, argile) transportées dans les flots. m³/s ⊆ min].

OEaux Tronçon à débit résiduel Ordonnance du 28 octobre 1998 sur la protection des eaux (RS Tronçon de cours d’eau situé entre la prise d’eau, destinée à 814.201) alimenter une centrale hydroélectrique, et le point de restitution (parfois aussi appelé «tronçon court-circuité»). OEne Ordonnance du 7 décembre 1998 sur l’énergie (RS 730.01) Turbidité Diminution de la transparence de l’eau provoquée par une OFEN augmentation de la quantité de matières en suspension. Office fédéral de l’énergie Zone alluviale OFEV Zone inondable le long des cours d’eau. Office fédéral de l’environnement (anciennement OFEFP) Zone de marnage Point de restitution Zone du lit d’un cours d’eau inondée durant le débit d’éclusée et mise Emplacement où l’eau turbinée par une centrale hydroélectrique est à sec durant le débit plancher. restituée au cours d’eau.

Prise d’eau Ouvrage destiné à prélever de l’eau dans une rivière pour l’amener à la centrale hydroélectrique. Les types de prises d’eau les plus courants sont l’ouvrage de retenue et la prise d’eau tyrolienne (équipée de grilles horizontales).

Assainissement des éclusées – Planification stratégique. Un module de l’aide à l’exécution Renaturation des eaux OFEV 2012 126

Figures Fig. A8 Estimation du volume d’un bassin de compensation pour une centrale fonctionnant par éclusées 74 Fig. 1 Succession des diverses phases et étapes de la planification et de la mise en œuvre dans le domaine des éclusées, avec Fig. A9 Relevés de profils en travers, avec rapport entre niveau et les chapitres correspondants du module 13 débit et subdivision en bandes longitudinales afin de calculer Fig. 2 les surfaces mises à sec 81 Principaux paramètres d’un régime d’éclusées, illustrés au moyen des courbes de débit et de niveau d’un cours d’eau à Fig. A10 éclusées typique 16 Méthode recommandée, fonction de la morphologie, de la longueur et de l’importance écologique du cours d’eau 82 Fig. 3 Planification des mesures d’assainissement des éclusées 21 Fig. A11 Somme du nombre de bandes dans le tronçon considéré Fig. 4 (permettant de calculer la superficie) où le substrat est stable Détermination, dans le cadre de la planification cantonale, des et qui présentent les caractéristiques d’une frayère potentielle, compte tenu du substrat, ou d’un habitat pour juvéniles, atteintes graves provoquées par les éclusées 22 compte tenu de la profondeur de l’eau 87 Fig. 5 Classes d’état servant à apprécier le phénomène d’éclusée dans HYDMOD 24 Relation entre le rendement piscicole annuel à l’hectare (RAH), selon une estimation théorique, et l’altitude moyenne des tronçons de cours d’eau étudiés 92 Fig. 6 Déroulement possible de la planification et des analyses, avec les divers indicateurs à évaluer ainsi que le détail des trois Fig. A13 Nombre de familles EPT et IBCH selon l’indicateur B2 dans étapes («raccourci», «appréciation sommaire» et «évaluation approfondie») 35 divers cours d’eau de Suisse et du Liechtenstein 102

Définition de différents états du cours d’eau au fil du temps Evaluation du colmatage interne en fonction de la (de gauche à droite) 60 concentration de matières en suspension au début de l’éclusée, par un froid matin d’hiver 106 Classes d’état et couleurs utilisées dans le système modulaire Fig. A15 Comparaison des normes à appliquer aux débits résiduels lors gradué 61 du renouvellement d’une concession selon les art. 31 à 33 Fig. A3 (gauche) et dans le cas d’un assainissement au sens de l’art. 80 LEaux (droite) 109 L’état du cours d’eau compte tenu de l’effet des éclusées (débit) et de la morphologie 62 Exemple de courbe des températures subissant l’influence Principe de l’état le plus sensible 65 d’un régime d’éclusées, avec indication des pics 116

Morphologie escomptée d’un cours d’eau en fonction de la largeur relative du lit (ordonnées = LL/h) et de la profondeur moyenne d’écoulement (abscisses = h/dm; diagramme de da Silva) 68

Emplacements des sites à étudier dans une situation simple 71

Emplacements des sites à étudier dans une situation complexe 72

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Tableaux

Structure de l’aide à l’exécution Renaturation des eaux 10

Tab. 1 Indicateurs utilisés pour l’appréciation sommaire et l’évaluation approfondie, ainsi que pour estimer l’ampleur des mesures destinées à atténuer les éclusées 38

Tab. 2 Utilisation possible des indicateurs de l’évaluation approfondie pour estimer approximativement l’atténuation à obtenir à partir de quelques paramètres caractéristiques des éclusées 50

Nouvelles dispositions régissant les éclusées inscrites dans la loi fédérale sur la protection des eaux (LEaux) et dans l’ordonnance sur la protection des eaux (OEaux) 56

Relation entre la morphologie des cours d’eau et les atteintes typiques causées par les éclusées ou les déficits écologiques qu’elles engendrent 64

Taux de survie des truites de rivière selon le stade de développement 85

Amplitudes de référence des variations de température spécifiques au type de cours d’eau en °C 115