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Structuration de la recherche sur le corridor rhodanien

L'OHM Vallée du Rhône est un collectif d'équipe de recherche. Ce collectif a pour objectif de croiser les études menées dans des champs disciplinaires distincts, notamment en hydrologie, sociologie, écologie, histoire, économie, sciences politiques, géomorphologie, géochimie.

Les axes de recherche de l'OHM

L’OHM Vallée du Rhône s’appuie sur un réseau d’équipes interdisciplinaires qui s'intéressent en particulier au suivi des opérations de restauration écologique, à la dynamique des sédiments et des polluants associés, aux changements fluviaux et aux perceptions de ces changements, ou encore aux échanges entre les rivières et leurs nappes alluviales. L'OHM Vallée du Rhône privilégie les approches orphelines, complémentaires de celles sur lesquelles travaillent les équipes et qui sont susceptibles d’alimenter la réflexion collective autour de la rupture, du changement de paradigme de gestion, ou encore des écosystèmes anthropo-construits.

1. Trajectoire géo-historique et rupture de 2003

L’objectif de ce thème est de replacer la question du changement de paradigme dans une perspective temporelle plus longue et d’intégrer notamment les évolutions contemporaines de ce socio-écosystème dans ses dimensions physiques, biologiques, chimiques et sociétales. 

L’histoire des aménagements et la réponse de l’environnement fluvial à ces aménagements constituent une base de connaissance importante qu’il convient encore de préciser afin de mieux identifier les facteurs de causalité

Un effort important est également attendu quant à l’étude de l’évolution des discours et des pratiques des aménageurs, des gestionnaires ou encore des habitants. Peut-on périodiser cette évolution homme-fleuve ? Existe-t-il des ruptures majeures, des moments-clés au sein de cette évolution ? Existe-t-il un changement de paradigme de gestion au début du XXIe siècle? Quels en sont les déterminants? Autant de questions qui permettent d’établir la trajectoire évolutive du système et d’esquisser une prospective

Le schéma conceptuel de l’OHM VR donne une image temporelle simplifié de la domestication historique du fleuve au cours d’une période d’environ 175 années, initiée au milieu du XIXe siècle par une succession d’évènements hydrologiques catastrophiques ayant forcé la main des services de l’état et exigé des réponses et des décisions immédiates. Après cette longue période d’aménagement drastique du Rhône, une situation dramatique en 2003 entraîne un nouvel engagement fort des gestionnaires. Il y a cependant une différence majeure entre les deux ruptures, dans le premier cas il s’agit de contrer les frasques naturelles du fleuve, dans le second il s’agit de pallier aux impacts négatifs de l’artificialisation.

La crue de décembre 2003 est considérée comme le déclencheur de la rupture étudiée par l’OHM Vallée du Rhône, un épisode bref et géographiquement localisé sur le tiers aval de l’axe fluvial. Il s’agit là d’un point de vue temporel et spatial volontairement restrictif pour dater dans un premier temps un changement de perception du fleuve et de ces modalités de gestion. Il est probable que les changements sociaux, vraisemblablement stimulés par l’urgence, aient été initiés bien avant le 4 décembre 2003, du fait d’un cumul d’évènements d’origine naturelle et/ou anthropique, crues majeures moins médiatisés, canicule de 2003, pollutions accidentelles, répétitives ou insidieuses. Cette rupture contemporaine est probablement plus complexe à décrypter et nécessite un regard plus large sur l’ensemble des évènements, petits et grands, qui ont contribué à prendre des mesures afin d’inverser les tendances «négatives» infligées par le cumul des activités anthropiques sur une ressource supposée inépuisable. Il est également possible de s’intéresser aux nombreux acteurs et réseaux qui construisent ces changements quant à la perception du fleuve et se fédèrent autour d’une cause commune. 


2. Mise en œuvre d’une politique de développement durable
 
L’avènement du Plan Rhône en 2007, constitue un questionnement majeur dans le cadre des réflexions menées au sein de l’OHM Vallée du Rhône. Présenté comme une politique de développement durable, ce plan devait renouveler les actions à l’égard du fleuve dans une logique de transversalité et de gouvernance

Qu’en est-il aujourd’hui à l’orée du second Plan Rhône ? L’action publique a-t-elle apporté des changements dans la manière de gérer le fleuve, notamment en termes de politiques environnementales, de développement économique ou bien encore, dans les rapports sociaux entre acteurs ? Quels points de convergence ou de divergence sont décelables dans ses interactions? 

Des approches en sociologie, science politique, géographie, histoire, droit et économie pourront contribuer à analyser l’application à l’échelle du fleuve du principe de développement durable et à étudier les représentations qu’en ont les différents acteurs. Des comparaisons avec d’autres fleuves sont également attendues. 


3. Fonctionnement socio-écosystémique
 
 L’objectif de cet axe est de produire des descripteurs interdisciplinaires (physiques, biologiques et socio-économiques) afin d’établir des diagnostics d’état du corridor fluvial, de ses marges naturelles ou construites et des services rendus par cet ensemble de systèmes. Le but de ce diagnostic est de dresser un état qualitatif et quantitatif des ressources et de leurs usages permettant un développement durable des territoires associés au fleuve. 

Les programmes RhônEco et OSR dressent un état physique (hydraulique et sédimentaire) et biologique du corridor fluvial (sections du Rhône Court-Circuitées RCC et annexes fluviales). Les différents programmes concernant les marges construites considèrent les aspects sédimentaires, hydrodynamiques et biologiques (ripisylve, flore et faune aquatique…). Il semble donc maintenant nécessaire de développer une approche intégrant ces différents compartiments du fleuve pour obtenir une vision plus synoptique de l’hydrosystème et des services rendus aux populations riveraines. Dans cette optique, deux principaux points mériteraient d’être explorés:

  • Le développement de métriques biologiques concernant le Rhône chenalisé, pour prendre en compte l’état des populations d’invertébrés et de poissons, en croisant l’état des différents compartiments du fleuve (lônes restaurées ou non, casiers, RCC, chenal non endigué) et conduisant à une approche intégrée de la mosaïque fluviale. Dans ce domaine, l’impact du marnage journalier lié au fonctionnement par éclusées sur la flore, la faune et les usages des différents compartiments de l’hydrosystème constitue un champ de questionnement encore à explorer. Un bilan de l’état thermique du Rhône et de son impact sur les organismes vivants et les usages par les populations riveraines est également à réaliser.
  • L’étude qualitative et quantitative des services rendus par les écosystèmes rivulaires et les marges construites, intégrant économie, attente et perception sociétale. La dimension économique du Rhône est principalement associée à la production d'énergie et au transport fluvial. Moins visibles, moins connus, d'autres usages (eau agricole, pêche, loisirs notamment), d'autres services (écosystémiques, paysagers notamment) coexistent. L'importance de ces usages et services méritent d'être précisée. L'influence de la «qualité environnementale» du fleuve et de son corridor immédiat (marges naturelles ou anthropisées) sur ces différents usages et services mérite également attention. Sur ce thème, il est attendu des études qui proposent une vision d'ensemble, autant que possible quantifiée, des différents services et usages et précisent leurs liens avec les questions de «qualité».


4. Risques environnementaux
 
La gestion des risques est une problématique majeure de l’OHM - VR avec la mise en place du Plan Rhône, dont les objectifs globaux visent une réduction des risques de détérioration de ce socio-écosystème. Le risque le plus évoqué et débattu concerne les inondations, mais il en existe d’autres pour lesquels les études de processus, d’impact ou de perception sont peut-être moins avancées.
 
Ainsi, des contaminants de différentes formes rejoignent toujours le Rhône. Leurs sources restent nombreuses et diversifiées et comprennent aussi les sédiments fins déposés sur les marges fluviales consécutivement à l’aménagement du fleuve (PCB, métaux, hydrocarbures). Depuis quelques années s’ajoutent des contaminants dits « émergents » dont les effets, les flux et les sources sont mal connus : plastiques, produits vétérinaires et pharmaceutiques, agents surfactants, composés perfluorés ou téflonés… Il s’agit dès maintenant d’acquérir des connaissances sur ces contaminants afin de mieux 1) évaluer le risque qu’ils représentent spécifiquement pour l’écosystème aquatique, 2) préciser leurs sources et 3) prédire leur devenir sur l’ensemble du fleuve (temps de résidence, comportement biophysico-chimique, voie de transfert vers le biote).
 
Les problèmes de disponibilité des ressources en eau à l’étiage, associés aux risques d’augmentation de la concentration en contaminants et/ou une plus grande prévalence d’épisodes d’eutrophisation, deviennent aussi une préoccupation importante dans le contexte du changement global. Très peu de travaux existent sur le Rhône dans ce domaine, et ce risque est à appréhender de manière intégrée, incluant le rôle des aquifères et des systèmes de gestion des débits ainsi que les effets socio-écologiques.
 
Enfin, le risque en tant que construit social nécessite une analyse de sa définition et perception par les différents acteurs (politiques, médias, scientifiques, gestionnaires, riverains, citoyens notamment) mais aussi une comparaison de cette perception : qu’est-ce qui fait risque, quels outils de mesures, quels indicateurs, quels niveaux seuils, quelle résilience ? Cette comparaison peut permettre entre autre de faciliter la circulation de l’information et de partager les incertitudes pour proposer des solutions de gestion concertées et alimenter le débat public en matière de développement durable.


5. Restauration et renaturation

  Les objectifs de restauration du fleuve Rhône sont en train d’évoluer avec la mise en application du schéma de ré-élargissement du lit du Rhône. Les actions de restauration ne portent plus seulement sur le relèvement des débits réservés ou le recreusement des lônes mais sur l’enlèvement des ouvrages de protection des berges, le ré-élargissement du lit et la redynamisation du transport solide résultant de l’érosion latérale ou d’introductions artificielles de sédiments. 

Dans ce contexte, de nouvelles références sont à construire et la restauration de processus est un champ d’investigation complexe. Quels sont les risques ? Comment la végétation riveraine va-t-elle ainsi réagir à l’apparition de ces nouveaux milieux ? Quelles seront les vitesses de colonisation ? Quelles espèces vont structurer ces nouveaux paysages ? Comment cette dynamique va-t-elle interagir avec les pratiques actuelles  d’entretien du lit ? Quelles sont les réponses du fleuve qui peuvent être attendues de ces modifications tant en termes de morphodynamique que d’écologie ? Y aurait-il des secteurs plus stratégiques à privilégier pour de telles actions ? Quels sont les indicateurs de suivi pertinents pour évaluer les bénéfices de telles actions ? Quels sont les coûts/bénéfices de ces actions ? Quelles seraient les métriques socio-économiques appropriées pour l’évaluation des actions de restauration ? 

La relation physique-biologie est un champ de questionnement qu’il convient encore d’explorer pour affiner les modèles biophysiques quantitatifs en intégrant également d’autres facteurs-clés (coûts socio-économiques, services écosystémiques) pour permettre de mieux caler ces politiques.

Note de préconisation pour la mise en place d'un suivi du programme de remobilisation des marges construites


6. Nouveaux outils

Ce sixième thème souhaite privilégier les travaux de recherche portant sur les nouveaux outils de caractérisation, d’évaluation, de prédiction ou encore de bancarisation et de partage de l’information. Quelles sont les tendances évolutives, les trajectoires systémiques ? Y a-t-il des milieux/secteurs plus sensibles que d’autres aux changements ? Les démarches de prospective et de simulation sont ainsi attendues tout comme des actions visant aux partages et à l’exploitation de données. Un effort important de bancarisation des données est engagé sur cet OHM. Cette bancarisation doit notamment permettre de fournir les données permettant d’explorer ces évolutions futures et de construire des scénarios spatialisés d’évolution sous conditions. 

La thématique de la science citoyenne concerne l’implication des non-professionnels dans l’investigation scientifique. Le but est de produire des bases de données à vaste échelle et à long terme avec l’appui participatif d’amateurs. Les bénéfices induits sont de démystifier la science et ses pratiques en dissipant la méfiance du public face à l’écologie laissée aux experts, de construire du capital social, et de favoriser l’inclusion et le consensus dans les processus de décision en matière de biodiversité et d’aménagement du territoire.

En matière d’outils de modélisation et de simulation pour l’analyse phénoménologique naturelle ou la prévision/prédiction, plusieurs critères seront à prendre en compte :

  • L’adaptation des outils aux échelles spatiales et décisionnelles,
  • L’explicabilité et la transparence des modes de modélisation/représentation ainsi que des résultats attendus, 
  • Le traitement des sources d’erreur dans la formalisation des données utilisées par les modèles, 
  • Leur propagation en termes d’incertitudes sur les résultats attendus (analyses de sensibilité),
  • L’interopérabilité des outils proposés (intégration dans un contexte systémique, articulation avec le SIG,…)

Les grands programmes de recherche

L'Observatoire des Sédiments du Rhône (OSR)

L'Observatoire des Sédiments du Rhône a pour mission de produire, rassembler et gérer des données visant à caractériser les stocks et les flux sédimentaires, ainsi que les pollutions associées à ces sédiments. Il a également pour mission d’éclairer, par l’analyse de ces données, les gestionnaires et les élus.

L’ensemble du corridor fluvial est pris en compte, qu’il s’agisse du chenal en eau, des retenues à l’amont des aménagements hydroélectriques ou encore des marges alluviales et des milieux annexes. Ces espaces correspondent à différents compartiments d’un même hydrosystème qu’il est aujourd’hui nécessaire de comprendre dans son ensemble (continuum amont/aval, différences rive droite/rive gauche, connexion fleuve-littoral). L’étude des bilans et des dynamiques hydro-sédimentaires s’inscrit dans un cadre temporel emboité allant du siècle à l’instantané." style="font-family:verdana,geneva,sans-serif;font-size:small">

Parmi les acquis majeurs, l’histoire sédimentaire du fleuve a pu être précisée, et les connaissances relatives à la bathymétrie et à la granulométrie du chenal ont pu être actualisées. De plus, un réseau de suivi en continu des flux de matières en suspension (MES) et des principaux contaminants (métaux, Hg, PCB, radionucléides) est aujourd’hui opérationnel. Enfin, des équipements et des protocoles de mesure ont pu être testés, un modèle hydrosédimentaire à l’échelle du Rhône est en cours de développent, et des outils numériques permettent de structurer l’information.

RhônEco



Le programme de restauration hydraulique et écologique du Rhône est un programme destiné à améliorer la qualité écologique du Rhône en augmentant les débits minimums dans  les vieux-Rhône et en réhabilitant les annexes fluviales. Initialement huit secteurs prioritaires avaient été identifiés en raison de leur fort potentiel écologique, mais depuis la mise en application de la loi sur l’eau (LEMA, 2006) au 1er janvier 2014 les débits minimums ont été relevés partout où ils étaient inférieurs au 1/20ème du module interannuel.





L'objectif du suivi scientifique est d'évaluer les effets de la restauration. L’approche retenue pour détecter et évaluer les effets des augmentations de débits réservés dans les vieux-Rhône repose sur une description des changements des caractéristiques physiques de l’habitat (utilisation de modèles d’habitats, approche prédictive) et l’analyse des modifications des communautés de poissons et de macro-invertébrés benthiques induites par ces changements. L’étude de l’évolution post-restauration des annexes fluviales repose notamment sur l'analyse de la structure des peuplements de macro-invertébrés benthiques ainsi que sur l'analyse de la dynamique des bras restaurés.

Un bilan des résultats (2014) obtenus dans le cadre du programme de recherche associé à la restauration écologique du Rhône est disponible.

Une brochure de valorisation du programme a également été publiée (GRAIE, Lyon, mai 2016, 24 pages), mettant en avant les résultats majeurs du suivi scientifique sur la période 2000-2015.



Les actions de restauration les plus efficaces a priori, applicables au fleuve Rhône, ont été identifiées sur la base des retours d’expériences scientifiques disponibles et en concertation avec les acteurs de la gestion du fleuve. A partir de là, un outil a été développé pour déterminer le niveau du bon potentiel écologique. Ces travaux ont donné lieu à une note du secrétariat technique du SDAGE sur la restauration du Rhône.

Echanges rivières/nappes alluviales






L’estimation des flux d’eau, c’est-à-dire l’identification du sens des écoulements entre les nappes alluviales et les rivières ainsi que la quantification des flux échangés, représentent aujourd’hui un enjeu socio-environnemental important. En effet, les échanges entre eaux superficielles et souterraines sont souvent modifiés suite à l’anthropisation des milieux, et sont parfois à l’origine de transferts de contamination. Aussi, la connaissance des zones d’échanges peut être déterminante pour une gestion durable et équilibrée de la ressource en eau, notamment dans des contextes de conflits d’usage. Enfin, la rareté croissante de l’eau, l’augmentation de la population, la dégradation des écosystèmes d’eau douce et les effets des changements climatiques accentuent ces conflits d’usage.

Un programme de recherche pluridisciplinaire ambitieux a été développé sur le Rhône depuis 2006 par la ZABR dans le cadre de l’accord-cadre ZABR – Agence de l’eau Rhône Méditerranée Corse, et soutenu par la suite par la CNR et la région PACA (Provence Alpes Côte d’Azur) dans le cadre du Plan Rhône. Ce projet a pour ambition de connaître et caractériser les échanges entre le fleuve Rhône dans sa globalité (son chenal, ses annexes fluviales, les contre-canaux) et les nappes souterraines (alluviales ou de versant). 

Les travaux de recherche ont conduit au développement d’une méthodologie multi-métrique pour caractériser les échanges nappes/rivières en milieu alluvial. Cette méthodologie repose sur le croisement de plusieurs outils de diagnostic:

- une analyse géomatique mobilisant des connaissances hydrogéologiques
- une analyse de la végétation aquatique (indicateurs choisis parmi les macrophytes)
- une analyse des invertébrés souterrains
- une analyse géochimique fondée sur les éléments dissous et des signatures isotopiques

L’originalité de la démarche est donc de s’appuyer sur les apports et la complémentarité des différentes métriques impliquées pour réaliser un diagnostic synthétique des échanges. De plus, il s’agit aussi de déterminer les conditions dans lesquelles ces métriques ne sont pas utilisables.

Depuis octobre 2015, un guide méthodologique permet de répondre à la question suivante: quels sont les outils les plus adaptés sur les milieux alluviaux pour caractériser les échanges nappes rivières? Il s’adresse aux acteurs de l’eau, en particulier aux gestionnaires, qui ont besoin d’appréhender les échanges nappes/rivières pour leurs objectifs d’amélioration de la gestion des milieux aquatiques que ce soit d’un point de vue quantitatif ou qualitatif. Il s’adresse également à leurs partenaires institutionnels et techniques. La méthodologie développée intéressera également les scientifiques travaillant sur ce type de milieu. 



Un séminaire d'échange a été organisé le 30 septembre 2014 et a rassemblé une centaine de participants, permettant de présenter les enjeux et les différentes méthodologies utilisées (recueil des présentations), et de proposer une démonstration concrète sur le terrain (Réserve Naturelle de l’Ile de la Platière).

  

Article de presse: "Est-il possible de nager dans les nappes phréatiques?", Le Progrès, 19 octobre 2014








Depuis, l’Onema travaille avec un groupe élargi de chercheurs sur un guide technique national qui proposera des outils supplémentaires de caractérisations des échanges nappes/rivières en milieux alluvionnaire et sédimentaires.

Son contenu a été présenté lors d'un séminaire le 27 novembre 2015. Retrouvez le recueil des présentations ainsi que les éléments de restitution ICI.
Réalisation
Exolab