Ministère de l'Agriculture et de la Pêche 

Cet ouvrage a été réalisé grâce au concours financier du ministère de l'Agriculture et de la pêche 

Activités rurales et inondations : connaissances et bonnes pratiques. Coordinateur Yves Nédélec. ®1999 Cemagref Éditions. ISBN 2-85362-517-6. Dépôt légal 3eme trimestre 1999. PAO INGEDOC. Infographie Françoise Peyriguer. Impression Louis Jean. Vente par correspondance : PUBLITRANS, BP 22, 91167 Longjumeau, Cedex 9 ; tél. : 01 69 10 85 85. Diffusion aux libraires : TEC & DOC, 14 rue de Provigny, 94236 Cachan, Cedex ; tél. : 01 47 40 67 00. Prix : 220 FTTC - 33,54 €. 

MODIFICATIONS DU TERRITOIRE ET RÉGIME DES EAUX : 

Cycle hydrologique et régime des eaux 8 

Analyse de l'occupation des sols : faits et tendances 11 

Impacts de l'utilisation des sols, des pratiques agricoles et de 

l'aménagement des eaux sur le régime hydrologique 16 

Stratégies d'aménagement, gestion intégrée et régime des eaux, 

RECUEIL DE QUESTIONS - RÉPONSES 33 

LA GENÈSE DU RUISSELLEMENT SUR LES PARCELLES AGRICOLES 4 

INFLUENCES DES PRATIQUES AGRICOLES AU NIVEAU DE 

Effets liés à la couverture du sol 6 

Effets résultant des actions d'ameublissement du sol 7 

Effets résultant des actions de compactage 9 

Evolution chronologique des risques de ruissellement et d'érosion 10 

D'UN BASSINVERSANT PAR LES PRATIQUES AGRICOLES 13 

GESTION DES BASSINS VERSANTS AGRICOLES EN VUE D'EN 

RECUEIL DE QUESTIONS - RÉPONSES 25 

Les différentes échelles de perception du drainage 3 

L'engorgement des sols dans le contexte français 5 

Transferts d'eau dans les sols avant et après drainage par tuyaux enterrés ... 7 

La difficulté du changement d'échelle 8 

LES IMPACTS POTENTIELS DU DRAINAGE ET DE L'ASSAINISSEMENT AGRICOLES 11 

Terres hydromorphes de plateau et zones humides de bas fonds 12 

Impacts en situation « de plateau » (nappe perchée temporaire) 12 

Impacts en situation de « bas-fond » (nappe d'accompagnement 

de rivière ou nappe permanente) 18 

LES MESURES POSSIBLES, PRÉVENIR OU GUÉRIR 20 

Exemples d'actions : prévenir et/ou compenser 21 

Exploitation de la circulation des eaux dans les milieux poreux 23 

Rétention en amont des réseaux hydrographiques 25 

Ouvrages de stockage temporaire isolés 28 

CONCLUSION : DANS QUEL CADRE INTERVENIR ? 29 

RECUEIL DE QUESTIONS - RÉPONSES 38 

SUR LE RÉGIME DES EAUX 1 

RÉGIME DES EAUX ET RISQUE D'INONDATION 4 

Effet d'un barrage ou d'une digue transversale 16 

Entretien et restauration de rivière 18 

Utilisation des zones d'expansion de crue 19 

RECUEIL DE QUESTIONS - RÉPONSES 23 

La diversité de nos territoires ruraux et des activités agricoles qui y sont pratiquées, constitue incontestablement une véritable richesse. Les diverses pratiques agricoles conduites sur ces espaces ruraux influencent de manière complexe le régime des eaux et peuvent, dans certains cas, jouer un rôle déclencheur ou amplificateur du risque d'inondation. Cet effet est difficile à cerner en raison de l'interaction de nombreux facteurs climatologiques, hydrologiques, agronomiques, économiques et sociologiques. 

Dans ce domaine, les réalisations mettant en jeu une approche objective et globale sont plutôt rares, et les informations récentes assez dispersées. Le ministère de l'Agriculture et de la Pêche a donc souhaité encourager un travail collectif sur ce thème, faisant le point sur l'état des connaissances, les méthodologies et les moyens propres à promouvoir de bonnes pratiques d'aménagement et à réduire les risques et la vulnérabilité des activités humaines en cas de crues. 

Cet ouvrage est un très bon exemple de développement, par le regroupement de compétences d'équipes pluridisciplinaires, d'une démarche à la fois scientifique et pédagogique sur le processus de transferts de la parcelle au bassin versant. Un travail de synthèse important est consacré aux éléments de diagnostic, à l'appréciation de l'aléa et de la vulnérabilité, sans oublier la description et les conseils relatifs aux démarches correctrices ou curatives, et les solutions pour adopter des pratiques ou des aménagements préventifs. 

Outre son rôle d'ouvrage de référence, ce livre devrait pouvoir constituer un outil privilégié d'échange et de dialogue pour les nombreux acteurs soucieux de cette préoccupation, à la charnière entre l'agriculture, le développement rural, l'aménagement du territoire et l'environnement. 

Cyrille Van Effenterre Directeur de l'Espace Rural et de la Forêt 

L'occupation des sols et l'aménagement de l'espace pour les activités humaines, posent depuis longtemps de nombreux problèmes d'environnement, ou d'ordre socio-économique, en particulier en milieu rural. Le problème se pose bien évidemment en milieu urbain, mais son traitement passe par des principes ou des techniques différents de ceux abordés dans ce manuel, nous renvoyons dans ce cas le lecteur aux ouvrages spécialisés. 

Parmi les problèmes récurrents régulièrement réactivés par l'actualité hydro-météorologique, celui des impacts de l'occupation des sols et des aménagements sur le régime des eaux ressort comme devant être examiné en priorité. Ces impacts peuvent être en particulier une modification du régime des crues et la destruction de lieux sensibles (zones habitées, patrimoine environnemental), des phénomènes d'érosion des sols, une dégradation de la qualité des eaux continentales ou littorales suite à une modification des conditions de transfert des eaux, ou encore un déficit en eau problématique en période estivale. 

En milieu rural, l'activité agricole tient aux yeux de l'opinion publique une place de plus en plus grande dans le modelage du territoire, et doit donc faire l'objet d'une attention particulière, tant sur les objectifs qu'elle poursuit, que sur les conséquences de ses choix. 

Le présent manuel aborde sur un plan objectif la question plus particulière des conséquences des pratiques d'aménagement sur les inondations, ainsi que la manière d'assurer une meilleure protection contre ces conséquences ou d'éviter leur aggravation. Il a été écrit conjointement par des équipes compétentes en la matière au Cemagref et à l'INRA. Le Ministère de l'Agriculture et de la Pêche, très directement concerné par cette question, a initié et permis par son implication et son soutien la réalisation de l'ouvrage. 

Les recommandations ou méthodes proposées constituent un recueil de « bonnes pratiques d'aménagement ». Il est destiné aux maîtres d'oeuvre intervenant en zone rurale, dans le cadre d'un aménagement qui intéresse directement ou indirectement la modification du régime des eaux. On retiendra en effet que parmi les impacts d'un aménagement, des impacts potentiels sur le régime et souvent dans le même temps sur la qualité des eaux peuvent exister 

sans que l'analyse du projet et de ses objectifs y aient porté une attention particulière a priori, ou sans que tous les facteurs qui influent soient connus à ce moment là. 

Les services chargés de faire appliquer la réglementation sur l'eau, ou de contribuer à une politique de gestion de l'espace rural, trouveront également dans ce manuel des lignes directrices essentielles à leur travail. 

Pour mettre en oeuvre de manière opérationnelle les aménagements nécessaires aux objectifs dégagés par ce manuel, un guide technique actuellement en préparation, permettra de choisir et concevoir des ouvrages adaptés, ce guide sera disponible fin 1999. 

Quatre types d'influences des activités anthropiques sur le régime des eaux sont successivement examinés. 

Les impacts de l'aménagement de l'espace rural sont présentés dans un premier chapitre selon une vision très globale : quels sont les liens entre une répartition des types d'occupation du sol par l'agriculture, les habitations, les espaces naturels..., les modes d'aménagement de l'espace, et la perception par les habitants des conséquences des crues sur leurs activités quotidiennes ? En ayant recours aux outils d'observation disponibles en l'état actuel des connaissances, des grands principes d'aménagement à adopter sont présentés pour viser une meilleure gestion intégrée et une bonne prise en compte des problèmes de régime des eaux. 

Sont ensuite successivement examinés des activités particulières qui modifient directement le milieu rural en entraînant volontairement ou involontairement des modifications des écoulements : les pratiques agricoles et l'aménagement du parcellaire dans un deuxième chapitre, le drainage et l'assainissement agricoles dans un troisième chapitre, et enfin dans un quatrième chapitre les aménagements de rivière. On effectuera ainsi un parcours depuis l'amont des écoulements : la parcelle agricole, vers les exutoires les plus grands : les rivières. 

Chaque chapitre rappelle la position du problème dans le contexte évoqué précédemment, puis détaille l'état des connaissances sur les facteurs d'influence et les impacts, pour se terminer par des indications en termes de bonnes pratiques, stratégies d'aménagement, et de recommandations opérationnelles. Les points clés à retenir ainsi qu'une bibliographie sommaire sont rassemblés à la fin de chaque chapitre. 

Les questions posées lors de journées d'informations organisées sur ce thème conjointement avec l'Ecole Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg en 1996 sont reprises après chaque chapitre, elles font l'objet d'une publication de synthèse spécifique parue en avril 1997, au titre de l'appui technique du cemagref. 

Les quatre parties de ce manuel ne sont pas strictement cloisonnées. Elles partagent en effet un certain nombre de définitions, de principes directeurs ou d'outils communs. Ceux-ci sont présentés dans la partie à laquelle ils sont liés de la manière la plus naturelle. Le lecteur pourra donc avoir à consulter dans d'autres parties un certain nombre de précisions sur des notions utiles à l'aspect qui l'intéresse. A cet effet, un index situé à la fin du manuel permet de localiser ces informations complémentaires. 

Impacts des aménagements et bonnes pratiques 

Modifications du territoire et régime des eaux : difficultés du problème 

La question posée semble assez évidente, voire banale pour l'aménageur qui souhaite de plus en plus, et ceci fort légitimement, évaluer les conséquences de ses actions sur le milieu naturel en général et le régime des eaux en particulier. Pour autant, les concepts, méthodes et outils dont le scientifique dispose dans ce domaine sont assez limités et somme toute encore peu susceptibles d'apporter autre chose que des éléments partiels, surtout en matière de quantification. 

Il n'y faut voir aucun paradoxe, la formulation simple de la question posée : « Comment mettre en évidence, analytiquement chaque fois que cela est possible, les effets induits par les aménagements de l'homme (et sa gestion de l'occupation des sols au sens le plus large), sur le régime des eaux, ceci en termes de quantité comme de qualité des eaux, et sans omettre tous les problèmes liés à l'érosion des terres et des réseaux hydrographiques ? », cache une grande complexité que l'on ne sait aborder que partiellement, en sectorisant les types d'influence et donc les conséquences induites (crues et inondations pour l'essentiel de ce qui nous concerne). 

En conséquence, ce guide n'a donc pas la prétention d'aborder la totalité des problèmes qui se posent au gestionnaire et à l'aménageur, même si la « gestion intégrée des territoires et équilibrée des eaux » est l'objectif final recherché. Nous nous attachons ici à produire des éléments de quantification des influences humaines sur le régime des eaux, ainsi que des éléments de stratégie d'aménagement les minimisant, sans traiter explicitement (sauf à la marge) des problèmes de ressources en eaux, ainsi que des problèmes de qualité des eaux, qui méritent un ouvrage complet. Notre propos sera largement tournée vers les « eaux risques », donc les influences anthropiques sur les parties extrêmes (les plus fortes, sans intégrer les étiages) du régime des eaux. 

Pour autant, une réponse est attendue à un niveau maximum de généralité par les décideurs et les aménageurs qui, à défaut de réponse globale techniquement validée, sont souvent prêts à en accepter de moins rigoureuse, ce qui a pour effet de nourrir la polémique qui resurgit après chaque événement climatique extrême, par exemple depuis 1992 (inondation deVaison la Romaine) et jusqu'en 1996, et en particulier en 94/95 ou des communes de 43 départements français ont été déclarées en état de catastrophe naturelle. 

Ce problème est devenu récurrent, pour les raisons médiatiques avancées, mais aussi parce que la notion de « gestion intégrée des territoires et équilibrée des ressources en eaux et des risques associés » gagne de la consistance opérationnelle et commence à se positionner de manière centrale dans les débats sur l'aménagement du territoire, celui des villes comme celui des zones rurales. 

Comment passer d'une problématique de nature sociale, politique et économique (fondamentalement liée à la gestion de l'occupation des sols), à une programmation scientifique et technique rigoureuse produisant des résultats rendus rapidement opérationnels ? Le processus est classique et doit s'organiser à partir de « problèmes bien posés » que la recherche sait résoudre. Le problème des « influences » ou des « impacts » sur le régime et la qualité des eaux est en effet rendu particulièrement complexe en raison de la difficulté de définir exactement ce que l'on recherche. 

Un examen, sinon exhaustif, du moins détaillé de l'état de l'art sur ce thème (voir la bibliographie de ce guide) montre clairement qu'il reste du chemin à parcourir entre les produits (même de nature strictement méthodologique ou conceptuelle) actuels de la Recherche et les besoins opérationnels des aménageurs aux échelles spatiales et temporelles « de l'aménagement », celles du bassin versant « normalement diversifié ». 

Un exemple l'illustre facilement, celui de l'influence de la couverture végétale sur les crues à l'échelle d'un bassin versant « normalement diversifié » en zones rurales et urbaines et dont la surface est de l'ordre de quelques dizaines de km 2. La question posée est toujours la même : Quelle est l'influence, à l'exutoire du bassin, de la modification d'une proportion, forcément faible si elle n'est liée qu'à la rotation des cultures et/ou l'évolution « normale » des activités humaines, de l'occupation des sols, sur les chroniques de débits ? Sans être trop quantitatif, on peut avancer que les aménagements à des fins agricoles ont en commun de réduire les capacités de stockage d'eau 1 et d'en faciliter le transfert vers l'aval lorsque c'est possible. En l'état, nous ne disposons cependant pas réellement d'outil opérationnel (ou même pré-opérationnel) pour répondre globalement à cette question, à cette échelle et avec ce niveau de précision, et ceci d'autant moins si l'on souhaite traiter de manière couplée les problèmes de qualité des eaux et d'érosion. 

Pourtant des progrès sont régulièrement accomplis dans les divers domaines concernés par la connaissance des processus hydrologiques au sens large, et il est nécessaire d'en rendre compte. 

' A l'exception des retenues pour l'irrigation 

Sans vouloir rentrer trop avant dans un débat trop théorique, il est néanmoins nécessaire de développer ces problèmes essentiels de changement d'échelle temporelle et spatiale, ainsi que les variations de topologie qui y sont liées. Un bassin versant est un objet complexe dont on peut considérer qu'il fonctionne comme un « filtre » sur le signal climatique (la pluie, la neige, ...) d'entrée pour produire (on parle précisément de fonctions de production et de transfert) des débits à l'aval dans le réseau hydrographique ainsi qu'en profondeur vers les aquifères à différents niveaux. Ce « filtrage » est très complexe à décrire analytiquement en détail, il intéresse de surcroît les trois dimensions de l'espace, et est très variable (y compris en termes de composants principaux et dominants) au cours d'une averse, sans même parler des variations saisonnières. Enfin, les éléments de contrôle de ce « filtrage » sont essentiellement des débits mesurés par exemple à l'exutoire du réseau hydrographique (qui n'est pas l'exutoire du bassin versant comme on le lit trop souvent), donc sur une topologie de réseau, alors que les éléments de ce « filtrage » relèvent d'une topologie de domaine en trois dimensions. 

Pour autant, les scientifiques et les techniciens ne sont pas totalement désarmés devant cette complexité, mais les méthodes et les outils dont ils disposent sont d'autant plus efficaces qu'ils sont utilisés sur un terrain homogène (dans la totalité de ses caractéristiques) dans l'espace et le temps. A l'échelle de la parcelle, ces hypothèses d'homogénéité sont raisonnablement vérifiées, et des modélisations quantitatives efficaces sont conduites dans (presque) tous les domaines de l'hydrologie et de l'hydraulique. Etendre ces connaissance au bassin versant lui-même n'est possible qu'en faisant des hypothèses supplémentaires d'homogénéité, et/ou en composant les éléments du cycle de l'eau de parcelles en parcelles, et/ou en renonçant à la modélisation fine des composants du cycle de l'eau pour utiliser des méthodes plus synthétiques et plus globales. Ces méthodes sont adaptées à l'échelle du bassin versant, mais basées sur des éléments statistiques qui impliquent la stabilité des tendances dans le temps. Elles sont donc peu utilisables pour justement mettre en évidence une inflexion de ces tendances liées aux activités humaines. 

C'est bien dans ce passage de la parcelle au bassin versant dans toute sa diversité et sa complexité globale (qui est bien plus que la somme des complexités de modélisation du cycle de l'eau sur chacune des parcelles du bassin versant) que les scientifiques sont confrontés à des difficultés aussi bien méthodologiques qu'opérationnelles, et qu'il restent prudents dans l'utilisation des outils disponibles. Cette difficulté est réelle, c'est aussi une difficulté majeure que nous affrontons, et notre production de méthodes et d'outils hydrologiques adaptés à la question posée se fait à un rythme largement conditionné par ce problème scientifique fondamental qui nécessite un effort constant de recherche. 

La complexité de la formation des crues 

Pour bien comprendre toute la difficulté du problème posé, il est important de rappeler quelques notions de base sur les processus mis en jeu dans la genèse des crues. Il n'est pas question de réécrire un manuel d’hydrologie, mais le lecteur curieux pourra se reporter à de tels ouvrages (Cf. Bibliographie) pour approfondir le sujet. 

Est-il besoin de le rappeler la principale cause des crues ou des étiages dans les bassins versants, c'est la pluie qui tombe ou ne tombe pas sur l'impluvium qu'ils constituent. Le régime pluviométrique est relativement bien connu grâce aux réseaux de mesure dont le principal est géré par Météo-France. Il montre une variabilité géographique marquée entre les régions sous influences océaniques, celles sous influences méditerranéennes et les régions au climat plus continental. Cette variabilité apparaît notamment au travers des courbes Intensité-Durée-Fréquence couramment utilisées pour synthétiser l’information disponible. 

On sait, sans toutefois maîtriser parfaitement cet effet, que certains facteurs orographiques comme le relief ont une influence sur la répartition spatiale des pluies et peuvent créer des hétérogénéités très locales dans la répartition des pluies et les études récentes montrent que cette influence est elle-même complexe et pas forcément identique à toutes les échelles de temps (inversion des tendances entre les pas de temps journalier et des pas de temps beaucoup plus petits). 

On sait par ailleurs que, indépendamment de ces facteurs externes, la répartition spatiale de la pluie pour un même événement pluvieux est hétérogène : c'est ce que résument les notions d’épicentrage (intensité ponctuelle plus forte que les intensités mesurées) et d’abattement (intensité moyenne d'autant moins forte que l'on s'intéresse à de grandes surfaces). Ces notions peuvent expliquer la survenance très locale d’épiphénomènes qui, lorsqu’ils se produisent sur une zone vulnérable, se traduisent par une « catastrophe » locale sans qu'il soit forcément nécessaire d’invoquer un problème d'influence autrement que par le facteur de vulnérabilité. Mais nous reviendrons en détail sur ce point ultérieurement. 

Enfin, les nombreux programmes en cours pour étudier l'évolution du climat laissent planer un doute quant à la stationnarité des pluies elles-mêmes sur une longue période. Cependant, à ce jour; il n'est pas possible de déceler une évolution quantitative très marquée du régime des pluies, telle qu'elle pourrait expliquer une évolution en terme de probabilité des événements « extrêmes », et nous pouvons considérer qu'à l’échelle de temps adaptée aux aménagements qui nous intéressent, c'est à dire quelques dizaines d'année, le régime des pluies est stationnaire. 

La transformation Pluie-débit : production, stockage et transfert. 

Une fois la pluie tombée sur un bassin versant, de nombreux processus se combinent pour l’amener en fin de parcours dans le réseau hydrographique, où il en résulte une augmentation temporaire du débit ou « crue ».Toute la part des précipitations qui n’aura pas suivi cet écoulement ou n'aura pas subi d'évapotranspiration, constitue à l'inverse une réserve pour assurer l'alimentation des nappes et des cours d'eau en période d’étiage. 

Au niveau de chaque parcelle, la pluie qui arrive contribue à des processus généralement abordés en termes de bilan hydrique. Les volumes d'eau précipités, ou restitués progressivement dans le cas de la fonte de la neige, se partagent entre l'évaporation, le piégeage par la végétation et l'évacuation par sa transpiration, le piégeage par les micro-dépressions du sol, les infiltrations dans le sol, et les ruissellements de surface et de sub-surface. 

Dans le contexte des crues, on ne fera pas apparaître de contribution aux infiltrations vers les nappes souterraines. Cela est dû au fait que les constantes de temps mises en jeu par ces processus d’infiltration profonde sont très largement supérieures à celles qui décrivent les autres processus élémentaires. On peut donc, en première approximation les considérer comme négligeables lors des crues. En revanche, le poids des termes du bilan hydrique se modifie considérablement en période d'étiage. 

Tous ces processus, dépendant de la nature du sol et de son occupation, évoluent en fonction du temps, bien entendu, mais dépendent aussi de l’intensité de la pluie et des conditions initiales. Par exemple, une pluie très violente ne parviendra pas à pénétrer en profondeur le sol même si la réserve en eau de celui-ci n’est pas saturée en raison de phénomènes de pression d'air dans les pores du sol, par exemple. La part piégée par la végétation dépend de l'état de celle-ci, variable d'une saison à l’autre. L'existence d’une litière végétale importante modifie l’interface air - sol et donc les processus qui s’y déroulent ... 

L’eau de ruissellement produite par chaque parcelle est transférée vers l’aval par des processus d’écoulement plus ou moins concentrés suivant la position dans le bassin versant et dans le réseau hydrographique pour contribuer avec un certain retard à la crue observée en un point à l’aval. Ce retard est occasionné par une fonction de stockage temporaire, assurée par l'ensemble des composantes du cheminement de l'eau. 

La composition temporelle de tous les écoulements élémentaires dépend elle-même de nombreux facteurs comme l’état d'encombrement du réseau hydrographique mais aussi le déplacement et la dynamique de la pluie elle-même. 

Il semble qu'une partie de la solution proviendra d'une meilleure prise en compte du couplage entre les différents processus fondamentaux mis en oeuvre, sans pour autant les connaître chacun de manière complète et totalement analytique. Les modèles issus de cette approche privilégient la combinaison entre les processus (à moyenne échelle spatiale et temporelle) à leur connaissance fine, sans pour autant négliger ces aspects de connaissance fondamentale, mais en réalisant des synthèses à l'échelle du bassin versant sans que les (toujours indispensables) étapes d'analyse soient toutes définitivement réalisées. 

Les interventions de l'homme sur le milieu naturel, dans un espace rural profondément modelé par ses activités, suscitent en général des doutes, voire des accusations, sur leur impact. On a pu voir par exemple la sévère remise en cause d'opérations de remembrement à l'occasion de crues exceptionnelles observées ces dernières années. L'opinion publique fait rapidement le lien entre des nuisances qu'elle peut être amenée à subir, et les modifications apportées à son environnement. Elle souhaite désormais connaître de manière précise les risques pris lors des opérations d'aménagement, et si des mesures de protection particulière sont effectivement prises. 

La réponse aux attentes du public se heurte toutefois à deux difficultés : que connaît-on réellement des influences ou des impacts des aménagements, et comment en l'absence de connaissances suffisantes peut on tout de même mettre en oeuvre de bonnes pratiques ? 

Cycle hydrologique et régime des eaux 

Ce paragraphe ne s'oppose pas, pas plus qu'il ne fait double emploi, avec ceux de ce manuel qui traitent spécifiquement de ces notions. Il s'agit en fait de les discuter et d'en préciser les éléments et les pré-requis nécessaires au domaine particulier (crues et inondations) traité. 

La notion de cycle de l'eau est bien connue des hydrologues qui savent l'organiser analytiquement (au moins de manière conceptuelle) à différentes échelles, voire même à toutes les échelles où elle reste pertinente. La décomposition classique du cycle de l'eau en ses différentes composantes que sont les précipitations météoriques, l'interception par la végétation, l'ETP, les infiltrations (de superficielles à très profondes), les ruissellements (de surface ou de sub-surface,....),... favorise l'étude des processus fondamentaux, et sans doute moins celle des phénomènes forcément globaux que sont les crues par exemple. D'autres notions classiques telles que les notions de fonction de production (passage de la pluie totale à la pluie nette) et de fonction de transfert (passage de la pluie nette au débit à un exutoire) sont alors utilisées pour l'étude de ces phénomènes plus agrégés et globaux. 

Nous disposons de toute façon des bons concepts, à différents niveaux et diverses échelles, pour étudier les processus plus ou moins fondamentaux du cycle de l'eau. Ces processus sont alors reliés dans toute la mesure du possible aux observations hydrologiques sur les cours d'eau, décrites par de nombreuses variables aisément appréhendables, représentatives d'une année ou d'une période données : 

- module annuel ou débit moyen sur l'année, 

- module mensuel ou débit moyen sur un mois donné, 

- débit maximal (noté en abrégé QCX) ou débit minimal (QCN) sur une période donnée (année, mois), 

- débit seuil continûment dépassé pendant une certaine durée d (QCXd) ou débit seuil continûment non dépassé pendant une durée d (QCNd), 

- débit moyen maximum écoulé pendant une durée d (VCXd) ou débit moyen minimum écoulé pendant une durée d (VCNd), 

Figure 1 : représentation schématique sur un hydrogramme de variables caractéristiques des observations hydrologiques (QIX, QCXd et VCXd) [Galéa et al, 1995] 

On sait toutefois que les observations hydrologiques sur les cours d'eau sont naturellement variables d'une année à l'autre, d'un événement hydro-météorologique à l'autre indépendamment de toute influence externe liée à des aménagements. 

La notion de régime des eaux est a priori moins claire et moins rigoureusement définie. Chacun peut en avoir une vision plus ou moins intuitive, à la fois en termes de stationnarité (chaque bassin versant a par exemple un régime de crues saisonnier à peu près constant), et en termes de variabilité de certains descripteurs qui sont supposés en rendre compte. 

Le problème de la stationnarité se pose immédiatement dès que l'on parle de « régime des eaux », et les théoriciens affirment (avec raison, au moins de leur seul point de vue théorique) que la stationnarité n'a pas de raison d'exister en hydrologie, quelle que soit l'échelle considérée, celle du changement climatique sur un grand bassin comme celle de la variation saisonnière sur une parcelle. 

Quant aux descripteurs du régime, ils sont divers et multiples selon les phénomènes que l'on souhaite traiter (crues, étiages, hydrobiologie, érosion, ...) et également différents pour chacun des processus physiques concernés selon l'échelle spatiale et temporelle que l'on considère. 

Pourtant, la notion de régime des eaux est intéressante pour l'aménageur qui la privilégie, sans le savoir éventuellement. Cela ne recouvre pas uniquement une gamme d'échelle temporelle (quelques dizaines d'années, la durée de vie d'ouvrages d'art et/ou régulateurs des eaux) et spatiale (le bassin versant de quelques uns à quelques centaines de km2), mais aussi certains descripteurs bien identifiés et analytiquement validés, caractérisant tel ou tel phénomène global considéré. Par exemple, les phénomènes de crue à l'échelle du bassin versant semblent correctement caractérisés par deux descripteurs locaux (voir le dernier chapitre qui évoque les modèles hydrologiques de synthèse) du bassin versant lui-même que sont le QIXA10 (débit instantané maximal annuel décennal) et une durée d (durée pendant laquelle la moitié du débit de pointe d'une crue quelconque est dépassé). 

On traduit ainsi une variabilité « événementielle » autour d'une certaine stationnarité" climatique ". Il convient certainement de mieux définir ces notions, dont on voit bien l'usage que les aménageurs pourraient faire en restant dans un cadre conceptuel rigoureux. Dans le domaine de l'hydrobiologie et des habitats, on caractérise de la même manière, la notion de régime hydrologique adapté à ce domaine, par des descripteurs analytiques qui sont du type : débit seuil dépassé continûment pendant une certaine durée minimum. 

D'une manière générale, cette notion de « régime hydrologique » ou de « régime des eaux » procure un cadre de travail pertinent pour les besoins des aménageurs. Par ailleurs, il est possible de relier directement la notion de régime hydrologique, en fait les descripteurs qui le caractérisent pour un phénomène donné, aux deux notions fondamentales en hydrologie de fonction de production et de fonction de transfert. On réalise ainsi le couplage avec l'étude des processus fondamentaux, dont on ne peut absolument pas se passer, même s'il est parfois souhaitable d'en exprimer les résultats de manière plutôt synthétique, et pas uniquement analytique. 

En supposant que la notion de régime hydrologique soit rigoureuse et satisfaisante pour des besoins opérationnels, il faut se doter de méthodes qui permettent de traduire l’évolution de l’occupation des sols et des influences humaines sur le régime des eaux, et pas seulement sur les processus hydrologiques fondamentaux, pour satisfaire les préoccupations plus intégrées des aménageurs. On s'intéressera ainsi à l’évolution de cette notion intermédiaire et globalisante de régime des eaux. On pourra alors définir une influence lorsque l'on sera à même de mettre en évidence une « dérive » du régime lui-même et donc de ses descripteurs synthétiques. Ces définitions du Régime et des Influences que l’on cherche à étudier laissent apparaître la difficulté de l’exercice puisqu’il ne sera possible de les mettre en évidence qu'à la condition de pouvoir analyser quantitativement les descripteurs du régime entre un « avant » et un « après » et sur une période d'observation suffisante pour intégrer la variabilité « naturelle » du système. Un seul événement observé ne sera de loin pas suffisant pour analyser le phénomène. On cherchera à pallier ce manque de capacités par la mise en oeuvre du principe de précaution. 

Analyse de l'occupation des sols : faits et tendances 

L'occupation des sols est la traduction dans le paysage des activités humaines. Ces activités peuvent entre autres conséquences avoir une influence sur le régime hydrologique. Sa connaissance (et celle des tendances des différents termes) est indispensable pour déterminer, au moins qualitativement, les conséquences hydrologiques induites. Là encore la notion d'échelle spatiale et temporelle est importante, car une connaissance moyenne de l'occupation des sols sur la France entière et/ou une grande région n'est pas significative pour déterminer les effets induits dans tel ou tel cas particulier. 

Pour autant, cette connaissance, même globale et à grande maille, est importante ne serait ce que pour donner un cadre général à des politiques d'aménagement et pour éviter certaines idées reçues qui ont la vie dure, sur les 

conséquences toujours annoncées, jamais démontrées, de tels ou tels aménagements, ouvrages ou modes de gestion sur le régime des eaux en général et sur les crues en particulier. 

Analyse globale des évolutions à l'échelle nationale 

On distingue en France 4 groupes d'occupation des sols (source : Service de Statistiques du Ministère de l'Agriculture - voir les adresse utiles en fin de chapitre) qui sont : Forestier, Agricole, Urbain et autres. Le territoire français (55 Mha) comportait en 1994 29% de sols boisés, 55% de sols agricoles utilisés, 7% de sols urbanisés ou artificialisés et 9% de sols « sans usage » qui correspondent aux landes, maquis, roches nues, ... La surface de ces sols sans usage reste pratiquement constante, ceux-ci ne seront plus évoqués ultérieurement. 

- Le territoire forestier: La superficie actuelle de la forêt est de 16 Mha et son minimum a été constaté à la fin du 19cmc siècle (8 Mha). C'est d'ailleurs à la suite des inondations catastrophiques des grands fleuves (1840 à 1866) qu'une prise de conscience des méfaits du déboisement s'effectue et qu'une politique de reboisement est menée, en particulier entre 1945 (11 Mha) et 1980 (15 Mha). Depuis la progression se ralentit (1 à 2% par an) mais le solde annuel est toujours positif. Cependant la taille des massifs forestiers constitués augmente alors que les boisements épars (haies, bosquets,...) disparaissent. La situation « réelle » est donc celle de l'ouverture des paysages (moins de haies, de bosquets, ...) et de l'extension des forêts au détriment de l'imbrication forêt/culture. 

L'influence de la forêt sur le régime des eaux et des crues est au centre de certains débats très médiatisés, ce point sera abordé ultérieurement. 

- Le territoire agricole : Il occupe environ 30 millions d'hectares (1994) au sein desquels les variations sont fortes tant géographiquement qu'en termes de typologie des usages. Au cours des années 80-90 les surfaces labourées se développent au profit des prairies, puis la tendance s'inverse (PAC, jachère, gel de 1.6 Mha ) à partir de 1990. 

Le drainage agricole concerne 5% du territoire français, 8 % du territoire agricole (2.5 Mha environ), son fort développement du début des années 1980 s'est considérablement ralenti à partir de 1988/89 du fait de la climatologie (sécheresse) et surtout du manque de visibilité à moyen terme ressentie par les agriculteurs du fait des variations de la PAC au début des années 90. Le drainage s'est accompagné dans le même temps de la création de kilomètres de fossés d'assainissement. 

Imbriquées dans le territoire agricole, les haies sont touchées par une disparition sensible, que les replantations ne peuvent compenser. Le remembrement (14 Mha réalisés en 1994 - 3 Mha en 1960) qui progresse à hauteur de 0.3 Mha par an est l'un des acteurs de ce (re)modelage du paysage. L'arrachage des haies (source : Ministère de l'Environnement) a concerné 60% du linéaire existant en 1960 (800000 km). La tendance est cependant tournée vers des efforts de préservation ou de reconstruction des réseaux de haies dans les territoires bocagers. 

- Le territoire urbain : Il occupe 7 à 8 % du territoire français (4 Mha environ) et intègre 1.4 Mha de réseaux divers (routes,...). Les divers réseaux constituent donc 25% de cette partie du territoire, ce qui est considérable, et ceci d'autant plus qu'ils sont en constante augmentation. Les sols imperméabilisés au sens strict (sols bâtis et/ou revêtus) représentent 4% du territoire national et ont progressé de 7% entre 1981 et 1994. Les zones urbaines ont augmenté de manière sensible, de près de 1 Mha entre 1982 et 1994. 

Les chiffres des sols artificialisés (et pas seulement imperméabilisés) sont importants car ils représentent l'évolution de la vulnérabilité des paysages aux risques naturels, au moins autant qu'une probable modification du régime des eaux (aléa). C'est en effet parce que les corridors fluviaux sont des lieux privilégiés d'urbanisation que les dégâts liés aux crues augmentent sensiblement dans les années 90. La climatologie de cette période a certes produit des extrêmes (et a pu être influencée par l'imperméabilisation croissante) mais des études (malheureusement partielles) ont montré que plus de 70% des installations humaines touchées par les crues avaient moins de 25 ans d'existence. Ceci doit aussi s'interpréter en termes de « sur-urbanisation » de zones sensibles à l'aléa hydro-climatique. 

- Le territoire sans usage : Il représente 9% du territoire national et comprend les roches affleurantes, zones humides, landes, friches, maquis (LFM),... Il faut noter que les LFM ont perdu plus de 0.2 Mha entre 1981 et 1990 et regagné près de 70000 ha depuis 1991. Ce chiffre est à considérer avec précaution. Il est d'usage (recensement agricole) d'intégrer les zones en eaux (graviè-res, carrières inondées, ...) dans les zones humides, ce qui est certainement pertinent du point de vue de leur capacité à jouer un rôle hydraulique régulateur, et bien moins si on s'intéresse à leur valeur patrimoniale en tant que milieu naturel rare et fragile (flore, faune,...). 

Figure 2 : répartition en 1994 des grands types de territoires en France (Total : 55 Mha) - Source Service Statistique du Ministère de l'Agriculture 

Au delà des chiffres bruts qui n'ont que la signification des moyennes nationales, il faut noter de fortes disparités régionales et locales qui remettent en cause, selon le lieu et l'échelle de travail les chiffres et les tendances rapportées ci-dessus. Cependant, certains points apparaissent clairement : par exemple, on ne peut pas parler de déforestation intensive de la France, et encore moins en zone méditerranéenne, ni d'accroissement sensible des surfaces labourées au détriment des prairies par exemple. Par contre, il est évident que les surfaces imperméabilisées (urbanisées) augmentent sensiblement et continueront vraisemblablement à le faire, notre société étant de plus en plus urbaine et nos voies de communication (dont les surfaces imperméabilisées sont significatives) se développant. 

Analyse à l'échelle du bassin versant 

Il n'est pas possible d'appliquer les moyennes nationales d'évolution de l'occupation des sols à un bassin versant en particulier, ni même de considérer que l'entité géographique que constitue un bassin versant en général évolue comme la moyenne nationale. Par contre, l'échelle du bassin versant « moyen » (quelques km 2 à quelques centaines de km 2) est une bonne échelle d'analyse de l'évolution de l'occupation des sols et des effets induits sur le régime hydrologique tel que défini auparavant. Nous disposons par ailleurs de la 

technologie nécessaire (plus ou moins sophistiquée) pour mesurer l'occupation des sols et son évolution. Les techniques de télédétection, de plus en plus utilisées, sont d'une grande efficacité, et d'une précision qui augmente régulièrement (Voir les adresse utiles à la fin de ce chapitre). 

En d'autres termes, l'accès à l'information par la mesure s'améliore même si on ne modélise pas encore le fonctionnement de ce qui est mesuré. Une position plus affirmée des scientifiques en faveur de la mesure (ce qui ne signifie pas qu'ils doivent s'en contenter) rendrait plus facile les recherches à mener dans le domaine de l'hydrologie en général, ceci d'autant plus que les BVRE (Bassins Versants de Recherche Expérimentaux) qui sont gérés directement par des organismes de recherche sont loin de suffire à la tâche et n'opèrent de toute façon pas les agrégations de phénomènes hydrologiques à la «bonne» échelle, celle de l'aménagement. En effet, il s'agit le plus souvent de petits bassins versants, parfois réduits à quelques dizaines d'hectares. Ils sont très efficaces pour l'étude des processus fondamentaux mais beaucoup moins pour celle des régimes hydrologiques. 

Il existe aujourd'hui des procédures (SDAGE - Schéma Directeur d'Aménagement et de Gestion des Eaux, Contrat de rivière et SAGE - Schéma d'Aménagement et de Gestion des Eaux) qui doivent conduire à des principes de gestion des eaux et d'occupation des sols. Il serait tout à fait intéressant qu'on intègre à ces procédures les besoins de mesures des processus environnementaux qui fonderont ou conforteront tout démarche scientifique et technique analytique ultérieure. 

Prise en compte de l'occupation des sols dans les paramètres physiographiques d'un bassin versant 

En poursuivant l'idée de travailler sur la notion de « régime hydrologique » comme moyen intermédiaire de concilier une bonne démarche scientifique et les besoins opérationnels des aménageurs, on doit s'intéresser au moyen de traiter l'occupation des sols comme un paramètre du régime hydrologique. 

Les hypothèses de stationnarité qui sont à la base de la notion de régime hydrologique (pour un phénomène donné et à « l'échelle de l'aménagement » c'est à dire hors de l'évolution climatique) ne sont pas compatibles directement avec l'analyse directe et en temps réel de l'influence de l'évolution de l'occupation des sols sur ce régime (il ne peut pas y avoir simultanément stationnarité et évolution significative). 

En outre, l'effet naturel de la diversité de l'occupation des sols rend difficile, quand bien même l'ensemble des processus fondamentaux seraient connus 

(ce qui est loin d'être le cas), la prise en compte des évolutions lentes et partielles. Seules les situations caricaturales sont exploitables et encore, sur des bassins versants de petite taille uniquement. 

La bonne solution passe plutôt par la simulation de tendances à moyen et long terme qui sera plus simple à réaliser puisque basée sur des scénarios d'aménagement qui auront une influence visible (dès lors que l'échelle temporelle est adaptée) sur le régime des eaux. Par exemple, une évolution forte et globale de la fonction de production d'un bassin versant (par imperméabilisation croissante de surfaces cumulées importantes) aura une influence significative sur son régime hydrologique qu'un modèle synthétique (du type Débit-Durée-Fréquence) pourra mettre en évidence. Il est plus facile d'introduire dans une fonction de production (qui réalise déjà un certain niveau d'agrégation des processus hydrologiques fondamentaux) un facteur d'évolution et de le caler sur des scénarios d'évolution du pourcentage de surfaces imperméabilisées, que d'utiliser un modèle distribué qui prendra en compte directement l'évolution des surfaces imperméabilisées par de multiples paramètres (pas toujours bien connus et mesurés) tels que les coefficients de ruissellement, les capacités d'infiltration, ... 

Il est donc tout aussi rigoureux pour trouver les évolutions induites par un aménagement d'utiliser des modèles hydrologiques synthétiques, que des modèles distribués lourds. Il faut parallèlement se convaincre que l'étude des processus permettra des synthèses de plus en plus efficaces, et que c'est la seule voie pour trouver ces évolutions. 

Impacts de l'utilisation des sols, des pratiques agricoles et de l'aménagement des eaux sur le régime hydrologique 

Inondations, idées reçues et rôle de l'occupation des sols en milieu rural 

Avant de rentrer dans le détail des mécanismes de formation des crues et de leurs relations avec l'occupation des sols, il est intéressant de lister sommairement l'ensemble des problèmes généraux soulevés lors des grandes crues, pour effectuer un premier tri entre les idées reçues, et des éléments à prendre en compte réellement dans une analyse objective des phénomènes de crues. 

Notre propos n'est pas de passer sous silence ou même de minimiser les effets des aménagements anthropiques (d'une quelconque nature) sur le régime des eaux, et en particulier les effets dommageables. Par contre, l'objectivité doit être la règle dans cet exercice difficile, dont le but ne doit pas être la recherche à tout prix d'un coupable. Il est certain que les inondations, ou plus exactement le 

régime des crues, peut être influencé par : Le remembrement, la déforestation, l'arrachage des haies en milieu rural, le drainage agricole, le remplacement des prairies par des labours, la suppression des zones humides en bordures de rivières pour les besoins de la production agricole, les pratiques culturales modernes (labours dans le sens de la pente, ...), le défaut d'entretien des rivières en zones rurales, etc. 

Pour autant, le niveau d'influence et de conséquence lié à chacun de ces termes est très différent et diversifié, suffisamment en tous les cas pour ne plus 

affirmer sans contrôle que « les inondations, c'est la faute à : cette même 

liste à la Prévert », comme les médias le font parfois après un épisode climatique extrême. 

Quelques réponse génériques s'imposent, accompagnées de quelques ordres de grandeurs tirés de lois physiques élémentaires, ce qui permet de mieux « cadrer » les phénomènes de crues. 

- La surface boisée du pays, nous l'avons vu précédemment, augmente régulièrement, et cette augmentation est aujourd'hui de milliers d'hectares par an. En Bretagne, on estime que depuis 1945,130000 hectares de forêt sont apparus. De même, la surface en herbe de la France augmente globalement, même si c'est depuis peu. Ceci ne signifie évidemment pas que localement, et pour un cas particulier, la déforestation ne soit pas un élément à prendre en compte dans l'analyse de la formation des crues, mais cela ne peut, en aucun cas, devenir un argument général. 

- Il y a une confusion souvent faite entre les notions d'aléa et de vulnérabilité. En effet, si les dégâts liés aux crues exceptionnelles sont aussi importants, cela peut signifier : 

* soit que les crues (donc l'aléa, le phénomène physique) ont été aggravées; 

* soit, ou plutôt, que la vulnérabilité générale a augmenté, c'est-à-dire que les surfaces inondées sont désormais loties et bâties, ce qui provoque des dégâts importants qui n'étaient pas répertoriés à l'époque où ces parcelles avaient plutôt une vocation agricole. Des études (malheureusement partielles) ont montré que lors des événements qui ont affecté le Sud-Est de la France en 1992/1993, 80% des constructions inondées avaient moins de 20 ans d'âge. 

- Le milieu rural est relativement bien structuré pour stocker les eaux météoriques et retarder leurs transferts vers l'aval. Il n'est pas pour autant une éponge d'une capacité infinie, ni du point de vue des processus physiques, ni du point de vue de l'acceptabilité sociale de ces eaux. Un houppier de végétation annuelle, même dense, ou une friche arbustive, stockent difficilement plus de quelques millimètres de pluie, et l'évaporation dépasse rarement quelques 

millimètres par jour au coeur de l'été. Les sols ont une capacité supérieure, qui peut se chiffrer par dizaines de millimètres, mais à condition d'ajouter à la rétention immédiate l'infiltration; or celle-ci exige du temps : les capacités de stockage des sols ne sont pas toujours assurées sous une pluie un peu trop intense. Il ne faut pas déduire de ce qui précède que le stockage ou le ralentissement sont négligeables; ils doivent et peuvent être mis en oeuvre, mais il faut en accepter les limites, en particulier en période de fortes crues dont la formation n'est influencée qu'à la marge. 

- La capacité de rétention et de stockage des haies et des fossés liée au ruissellement pur sur les parcelles doit être évaluée en fonction du volume des épisodes pluvieux (on remarquera d'ailleurs qu'il est difficilement compatible de regretter que l'on ait abandonné des réseaux historiques de fossés d'assainissement agricole, ce qui diminue globalement la capacité de stockage des eaux, et créé par ailleurs de nouveaux réseaux pour le drainage agricole, ce qui accélérerait et aggraverait les crues). Si chaque hectare agricole (parcelle théorique de 100 m sur 100 m) était entouré d'un fossé de 0.50 m de large et de 1.00 m de profondeur, à usage exclusif de stockage des eaux de ruissellement (ce qui représenterait un aménagement considérable), le volume maximal disponible serait de 200 m 3. Ceci correspond à une pluie de 20 mm. Les épisodes de pluies de janvier 1995 sont compris entre 150 et 250 mm, soit un ordre de grandeur d'écart. 

- La mesure de l'influence de l'assainissement agricole en général, et du drainage en particulier, sur le régime des crues, pose des questions difficiles à résoudre de manière globale. Cette influence est variable selon l'état d'avancement des projets, dépend de la saison, de la rotation et du caractère plus 

ou moins homogène des cultures en place, On peut quand même dire que 

l'influence du drainage enterré (réduction du ruissellement) est neutre, voire globalement bénéfique, mais qu'il reste des interrogations lorsque l'on passe dans le réseau de fossés à ciel ouvert. L'expérience montre que l'influence est globalement neutre à légèrement bénéfique si l'assainissement à ciel ouvert est conçu dans le strict respect des besoins objectifs de l'agriculture, et donc du niveau de risque maximal acceptable des zones agricoles. Ces aspects seront abordés plus en détail dans le troisième chapitre. 

Gestion des crues et occupation des sols en milieu rural 

Il n'est pas possible d'analyser toutes les interactions eau/occupation des sols en milieu rural (la diversité est beaucoup trop grande), mais il est possible de délimiter ce qui pourrait être utile à une meilleure gestion des eaux, par des occupations des sols plus appropriées, et toujours dans le respect des finalités sociales de ces dernières. 

- Les épisodes extrêmes (tels que ceux nous avons vécus en janvier 1995 par exemple) sont dus essentiellement aux très fortes pluies ; il serait vain de rechercher d'autres causes réellement significatives de leur formation. On peut sans doute trouver quelques (rares) cas particuliers qui n'ont pas de valeur régulière où, sur un bassin versant en général de très petite taille, l'influence de l'évolution de l'occupation rurale des sols (remplacer 100 % des spéculations agricoles par un seul type de culture, le plus contraignant du point de vue hydro-pédologique) est significative. La diversité naturelle des spéculations agricoles et des pratiques culturales est telle, en général, que leur influence ne peut être significative sur les crues extrêmes. 

Le seul moyen réel de se protéger de ces très fortes crues consiste à organiser une vulnérabilité adaptée et, en clair, à ne pas construire dans les lits moyens et majeurs proches. 

- Pour les crues de forte importance, il est impossible de dire objectivement, dans l'état actuel de nos connaissances scientifiques, si les pratiques agricoles « modernes » ont une part de responsabilité significative dans la formation des crues. Encore faudrait-il savoir précisément comment l'évolution d'une crue (en termes stricts de processus physique) se modifie dans un bassin versant de quelques dizaines à quelques centaines de km 2, dont une partie seulement est rurale, et dont les spéculations agricoles varient selon les saisons, 

les assolements, , dans un contexte d'aménagement général du territoire 

(et pas seulement de sa composante rurale), et de variabilité hydrologique. De plus l'évolution constatée doit tenir compte de tous les aménagements, de toute nature et de toute taille réalisés depuis des années dans la totalité du bassin versant. La tâche est quasi impossible et nous ne savons que peu de choses à cette échelle (intermédiaire entre la parcelle et la totalité du bassin versant), qui est pertinente pour la perception du risque naturel par la société. 

- Pour les crues faibles à moyennes (juste débordantes), le problème est un peu de même nature. Cependant il est possible, dans ce contexte hydrologique précis, que les réseaux d'assainissement agricole, qui sont en général largement dimensionnés, voire surdimensionnés à cause de la profondeur minimale requise pour recevoir un drainage enterré, jouent un rôle négatif en accélérant le transit des eaux vers l'aval. Ces fossés ne débordent pas car les débits mis en oeuvre sont faibles, et leur fonction de stockage n'est pas vraiment mobilisée car les volumes d'eau concernés sont également faibles. Par contre, si des réseaux de drainage enterré sont présents, ils vont augmenter la capacité de rétention des sols, ce qui ne facilite pas un bilan hydraulique complet. 

Dans tous les cas, des solutions à la gestion des crues (même fortes) se trouvent en milieu rural, par la mobilisation plus variée et plus systématique des paysages pour favoriser le ralentissement des eaux et leur infiltration. Un tel objectif, dont la finalité est aussi bien « ressources en eaux » que « risques naturels », ne peut se concevoir que dans le respect des besoins de protection de chacun (et pas seulement dans celui des populations urbaines), le souci de reconnaître le « service social » rendu par le milieu rural, et à travers une large concertation et des négociations à conduire à l'échelle du bassin versant. De telles pratiques, certes difficiles à mettre en oeuvre, mais dont l'efficacité est réelle, ne peuvent naître que dans la sérénité, et pas dans un climat d'exacerbation des tensions entre ruraux « considérés comme des responsables » et urbains « victimes ». 

Exemple d’études complètes à l’échelle d’un petit bassin versant 

La contribution des BVRE (BassinsVersants de Recherche Expérimentaux) est exemplaire pour l’identification des relations régime des eaux / occupation dues sols, et c'est l’un des rares cas où il est possible de mettre en évidence de manière analytique l'influence de l’évolution de l'occupation des sols sur le régime des eaux. On se référera à la bibliographie pour les articles traitant complètements quelques cas, on ne donne ici que quelques résultats importants et un exemple. 

Sur un plan général, il faut noter que l'obtention de ces résultats a nécessité des études longues et complexes menées par des chercheurs de grandes compétences et l’exploitation de séries de mesures longues et précises. En aucun cas les méthodologies d'analyse utilisées et les ressources consacrées à la recherche ne seraient mobilisables de manière même pré-opérationnelles pourtraiter un problème d’aménagement sur un bassin versant de taille moyenne. Ces études restent exceptionnelles et ne sauraient présager d'une quelconque méthodologie transférable dans tous les contextes. 

Sur deux bassins versants de taille moyenne (50 km2), mais dont l'occupation des sols est totalement homogène, ce qui est un cas caricatural, nous avons cherché à évaluer l’influence du couvert végétal sur l'hydrologie des crues [Galéa et al., 1993]. L'un des bassins versants est recouvert de forêt à 90% et de vignobles pour les 10% restant. L'autre bassin est planté en vignes sur 70% de sa surface et les forêts occupent les 30% restant. Ces deux bassins ont les mêmes caractéristiques physiographiques et la même climatologie. 

Sur les deux bassins, l'usage de scénarios de pluies (après calage des modèles hydrologiques utilisés) variés a permis de montrer l’influence (quantifiée) du couvert végétal, toute chose égale par ailleurs, sur les quantiles de crues et, en particulier qu'un sol forestier; comparativement à un sol de vignoble, a un rôle d'autant plus 

modérateur sur les crues que le régime pluviométrique est peu intense et que la durée d des quantiles de débits (débits dépassés pendant une durée d) est courte. Il a été constaté que la forêt joue un rôle majeur d’écrêtement sur des débits de pointe instantanés, mais plus faibles sur des quantiles non-instantanés. 

Stratégies d'aménagement, gestion intégrée et régime des eaux, donnes pratiques d'aménagement 

L'évolution de l'occupation du sol est inscrite dans nos modèles de développement, et rien ne pourra garantir la stabilité en ce domaine. Nous sommes donc condamnés à évaluer les conséquences des modifications de notre environnement, directement ou à partir de scénarios, puis à rendre compte de l'évolution du régime des eaux. Il semble difficile, voire impossible, de quantifier précisément toutes les conséquences des influences anthropiques, cela a été largement évoqué. 

Il est important en premier lieu de réduire au mieux la vulnérabilité, c'est à dire de limiter l'implantation ou le développement d'activités humaines en des secteurs où des modifications ponctuelles importantes des conditions d'écoulement des eaux sont susceptibles d'entraîner des dégâts et des pertes notables. 

Une autre manière de considérer le problème, consiste à proposer une stratégie globale d'aménagement dont on puisse raisonnablement penser qu'elle minimisera les effets fâcheux sur le régime des eaux, c'est à dire dans ce cas sur l'aléa. 

Cette stratégie d'aménagement ne se ramène pas à l'application du principe de précaution, elle demeure tournée vers l'action, mais induit naturellement les médiations nécessaires entre toutes les contraintes environnementales, ceci pour minimiser globalement les impacts négatifs. 

En préalable, il est nécessaire de mieux définir la notion de gestion intégrée à laquelle la stratégie d'aménagement proposée se référera naturellement. 

Le besoin de gestion intégrée, même confusément, existe depuis toujours, et les scientifiques savent la complexité des processus environnementaux et sont conscients des limites de leurs modèles analytiques « sectoriels ». Pour autant, les tentatives d'approche environnementale globale des problèmes d'aménagement des eaux dépassent rarement l'application pertinente (au moins raisonnée) du principe de précaution, et ne s'appuient jamais sur des outils de 

modélisation analytique (disposant de la capacité prospective qui intéresse fondamentalement l'Aménageur). Les quelques essais connus dans ce domaine, par exemple du modèle SHE (Système Hydrologique Européen), dont l'ambition est plus forte que les méthodes utilisées, se ramènent le plus souvent à une paramétrisation de la complexité par des indices descriptifs globaux en grand nombre ... 

La gestion intégrée n'est pas seulement une idée généreuse « en faveur de l'environnement », c'est également un élément des stratégies d'aménagement à conduire pour améliorer la gestion, par exemple des zones inondables ou des zones humides, sans en renier la valeur patrimoniale en termes faunistiques et/ou floristiques. L'enjeu de société aussi bien que scientifique est important, et on peut définir quelques axes de recherche/développement dans ce domaine. 

On considérera que la gestion intégrée des eaux et des territoires (on devrait d'ailleurs plutôt dire : « gestion intégrée des territoires et équilibrée des eaux », car on gère effectivement le territoire alors qu'on ne gère les eaux que dans des ouvrages) repose sur cinq principes : 

1- La pluridisciplinarité qui permet de combiner de manière pertinente différentes approches (physique, biochimique, socio-économique, juridique, ...), 

2- L'intégration des échelles de travail, ou au moins la volonté de traiter les problèmes d'aménagement des eaux aux diverses échelles qui comptent réellement (du sol de la parcelle au bassin versant global). Il importe notamment d'envisager d'intervenir dès l'amont (parcelles agricoles, réseaux de drainage et d'assainissement agricoles). Les petits bassins-versants ruraux peuvent et doivent contribuer pleinement à la maîtrise des crues. C'est à leur échelle que se réalisent la plupart des aménagements (remembrements, curages de fossés, drainage, modifications de haies, de chemins...). Agir à cette échelle peut avoir une influence déterminante : plus on se situe à l'aval, plus les débits sont importants, et plus les corrections sont difficiles à mettre en oeuvre. 

3- De bonnes pratiques d'aménagement. Doivent être considérées comme bonnes pratiques d'aménagement par exemple toutes les actions qui conduisent à retenir l'eau ou à ralentir les écoulements, même si leur but premier est ailleurs. Rappelons à ce sujet que de nombreuses cultures résistent à des submersions momentanées de un à quelques jours. Ainsi des débordements des fossés d'assainissement agricole peuvent tout-à-fait être tolérés. 

4- La prise en compte des influences mais aussi de la perception que les acteurs en ont. Pour qu'il y ait impact, il faut qu'il y ait perception d'une influence défavorable. La notion d'impact sous-tend donc celles d'influence et de sensibilité 

du milieu et des acteurs. On retrouve là la distinction classique pour les risques naturels entre les deux notions d'aléa et de vulnérabilité. 

Dans les problèmes liés aux impacts, on privilégie toutefois surtout les études d'influences des aménagements qui sont toujours très difficiles à mettre en évidence. Peu de place est par contre donnée à la perception des acteurs des problèmes posés. Tout comme les études d'inondabilité doivent prendre en compte la vulnérabilité des zones inondables, les études d'impact devraient prendre en compte la vulnérabilité ou la sensibilité des acteurs à des changements potentiels. 

5- Une capacité institutionnelle à traiter les problèmes d'aménagement de manière globale, à l'échelle du bassin versant, y compris disposant d'une réelle capacité de décision administrative et financière (SIVOM, CLE,....). 

Définir la gestion intégrée en termes d'objets et d'objectifs est nécessaire mais pas suffisant, il faut déterminer les axes méthodologiques de développement pour satisfaire ces objectifs. En particulier, les procédures de type SAGE (Schéma d'Aménagement et de Gestion des Eaux) sont bien adaptées à la mise en place opérationnelle d'une gestion intégrée à l'échelle pertinente du bassin versant. Il semble néanmoins que, au delà des procédures administratives bien adaptées, les méthodologies techniques présidant à la mise en place des différentes actions d'un SAGE puissent être améliorées et rationalisées au sein d'une méthode globale d'aménagement basée sur une ou des stratégies explicites telle que celle définie ci-dessous. C'est dans cette direction qu'un effort doit être produit, pour intégrer au fur et à mesure les résultats obtenus sectoriellement au sein de chaque thématique spécialisée. 

L'exemple du ralentissement dynamique comme stratégie globale d'aménagement 

Notre culture technique de l'aménagement des eaux, plus particulièrement des « eaux risques » est largement basée sur le concept implicite de transit maximal vers l'aval qui retraduit faussement l'idée qu'une rivière est de plus en plus large de sa source à son embouchure, et que le débit de plein bord de son lit mineur doit être continûment croissant. Cette rivière là n'est que le rêve (ou le cauchemar ?) d'un ingénieur. Aucune des rivières naturelles ne fonctionne comme cela, elles exploitent au contraire la diversité de leur géométrie et de leur topologie pour mobiliser plus ou moins leur lit majeur à débit équivalent. 

Pour respecter ce fonctionnement « diversifié » qui est celui qui mobilise le plus et le mieux la diversité des paysages et des milieux aquatiques continentaux, il est apparu que le couple « laminage/rétention » pouvait fonder 

les politiques de gestion des eaux et de leurs milieux. La rétention des eaux, ressource précieuse pour de multiples usages, est a priori socialement et économiquement pertinente. Le laminage des eaux est lié à toute rétention (épandages, etc...), on peut ainsi potentiellement réduire les risques de crues liés aux écoulements. Enfin, la plupart des milieux aquatiques bénéficient de la présence prolongée des eaux. 

En termes de crues cela implique nécessairement que les vulnérabilités des lits majeurs (urbanisations/industrialisations/exploitations agricoles,...) s'adaptent aux aléas (écoulements en crue) et pas l'inverse (ou du moins que l'équilibre entre les deux soit respecté, voire forcé), mais les inflexions récentes de la réglementation (Plan de Prévention des Risques) ne disent pas autre chose. Il est bien clair que cette rétention systématique des eaux mobilise en priorité la géométrie existante des lits mineurs/majeurs, et ne s'appuie que sur un minimum d'ouvrages, les plus modestes possibles, et répartis sur le bassin versant. 

De ce fait, le fonctionnement global de la rivière n'est que peu perturbé et, en particulier, les nombreuses dynamiques qui accompagnent les écoulements: dynamiques fluviales (transports solides, érosions, atterrissements/dépôts associés, ...), mais aussi dynamiques bio/géo/chimiques, etc... restent actives et on peut raisonnablement espérer que d'éventuels effets pervers soient minimisés. 

C'est pour désigner la combinaison de ces trois objectifs : (1) favoriser le couple laminage / rétention, (2) adapter la vulnérabilité aux aléas, et (3) mobiliser la géométrie existante des lits ou s'appuyer sur des ouvrages les plus modestes possible et répartis sur le bassin versant, que sont simultanément apparus le terme « ralentissement », qui sous-entend un stockage et une rétention qui ne soient pas « statiques », et le terme « dynamique », qui renforce ce sous-entendu, et renvoie aux nombreuses dynamiques des eaux. En fait, il faudrait parler d'un triplet, car la « gestion de l'occupation des sols » (basée sur l'équilibre vulnérabilité / aléa) dans les lits majeurs est aussi une composante forte du concept. 

Ce concept de Ralentissement Dynamique [Oberlin, 1994] parait bien adapté à de très nombreux régimes en toute région et a été confronté avec succès aux besoins des aménagements ou des réaménagements liés à la restauration des habitats des poissons, comme à la gestion des crues. Il est bien entendu plus facile à mettre en oeuvre en zones à faibles pentes, et à talwegs disposant d'un lit majeur large (ces conditions sont les plus favorables aux stockages diversifiés et de faibles volumes unitaires), mais peut également se développer en zone à pentes moyennes et à fond de talweg plus étroit, à condition de créer davantage d'ouvrages, et à recourir plus souvent à des retenues transitoires mobilisant le lit mineur et ses abords immédiats [Sauquet, 1996]. 

La mise en évidence de ce concept de ralentissement dynamique, et des méthodologies opérationnelles qui en découlent, ou en découleront, n'est possible que grâce à une réflexion préalable sur la notion de régime des eaux et sur les moyens de caractériser, puis de modéliser le régime à l'échelle du bassin versant. De ce fait, il y a une réelle continuité, dans le sens d'une finalisation opérationnelle, entre les travaux de l'Hydrologie de synthèse tels que nous les avons évoqués, et sur le ralentissement dynamique qui en exploite les résultats au sein d'un concept rigoureux d'aménagement. 

Line question importante reste à traiter, celle de l'évaluation quantitative des conséquences sur l'hydrologie d'un bassin versant d'aménagements conduits selon le principe du ralentissement dynamique. Il semble en effet que nous nous soyons placé dans le cas déjà cité où la grande diversité et l'éparpillement des aménagements dans le bassin versant rendent la quantification de leurs conséquences difficile, voire impossible. En fait, on notera que les aménagements proposés ne sont basés que sur des rôles de rétention/laminage, et qu'ils ne concernent que les lits majeurs des rivières du bassin versant, ce qui est une première simplification du problème. 

En outre, et il s'agit de la véritable réponse à la question, il est effectivement difficile d'évaluer les conséquences de tels aménagements sur les divers processus du cycle de l'eau, mais beaucoup moins sur le régime des eaux à l'exutoire du bassin versant, ce à quoi nous nous limitons. On montre ci-dessous un exemple basé sur la modification d'un modèle Débit-Durée-Fréquence à l'aval d'un bassin versant ayant subi divers aménagements. 

Figure 3 : Effets du Ralentissement Dynamique sur un modèle de synthèse de type «Débit-Durée-Fréquence - Chaque faisceau de courbes correspond à une fréquence d'occurrence donnée : 

- La variable en X (échelle arithmétique) est la durée d 

- La variable en Y (échelle logarithmique) est le débit seuil continûment dépassé QCXd pendant d 

: Courbes QdF avant Ralentissement Dynamique (R.D.); 

La mise en oeuvre opérationnelle d'aménagements fondés sur le ralentissement dynamique doit toutefois se faire avec prudence et en examinant les réserves suivantes : 

• Les pertes par évaporation augmentent dès lors qu'augmente le séjour des eaux dans la partie des bassins versants proche de la surface. Ce point est à examiner dans les cas où le manque d'eau guide l'aménagement. 

• La mise en place d'ouvrages de petite tailles mais répartis dans tout le bassin versant pour provoquer les ralentissements/laminages doit faire l'objet d'études techniques rigoureuses. La « modestie » préconisée de ces ouvrages n'implique pas l'absence d'étude préalable. 

• Lorsque le but principal de l'aménagement est la gestion des crues, l'équilibre à rechercher entre vulnérabilité et aléa passe nécessairement par une définition préalable de niveaux de risques acceptables et acceptés, obtenus par négociation à l'échelle du bassin versant [Givone, 1995] entre tous les acteurs concernés. 

Nous avons essayé de montrer qu'il était possible de progresser dans l'étude de l'influence de l'occupation des sols sur les régimes hydrologiques, ceci en privilégiant la notion de « régime des eaux » et le rôle des modèles globaux, dits « de synthèse », le tout couplé à une stratégie d'aménagement des eaux efficace et respectueuse des contraintes environnementales. Il nous parait en effet nécessaire que la communauté scientifique et technique puisse produire des résultats rigoureux, exploitables et exploités pour définir et dimensionner les divers aménagements des eaux. 

Il n'est pas réaliste de remettre à la date, forcément lointaine, ou nous en saurons plus (à défaut de savoir tout) sur l'analyse des processus fondamentaux, la mise à disposition des services opérationnels de méthodes et d'outils, même sommaires, mais rigoureux et objectifs, qui leur permettront de remplir mieux leur mission d'une part, et de ne pas être affectés par les débats médiatiques sur la recherche d'hypothétiques responsables des grandes crues que nous subissons régulièrement, d'autre part. C'est le principe même de l'adoption de « bonnes pratiques d'aménagement » 

Mise en oeuvre d'une stratégie de recherche 

Les difficultés du problème telles qu'elles sont développées plus haut montrent l'importance de la mise en oeuvre d'une stratégie de recherche orientée vers le recueil de données de référence, l'élaboration de méthodes opérationnelles adaptées aux outils de gestion foncière de l'occupation des sols. 

Pour concevoir les méthodes dont la mise en oeuvre permettrait d'évaluer quentitativement l'influence des activités humaines sur le régime des eaux, il est nécessaire, en parallèle à une recherche fondamentale sur les processus en jeu, de mener des études pilotes sur différents territoires, en particulier à l'occasion de la réalisation de Schémas d'Aménagement et de Gestion des Eaux. L'expérience d'équipes de recherche, notamment celles qui ont en charge la gestion de Bassins Versants de Recherche Expérimentaux, pourra être mise en application et valorisée à travers ces études pilotes pour permettre des avancées techniques et scientifiques significatives. 

Enfin, il est nécessaire de rappeler que la totalité des méthodes et outils d'aménagement disponibles et/ou en cours de développement et de finalisation ne peuvent conduire à des projets opérationnels qu'à la condition fondamentale que des données environnementales soient disponibles, donc que les réseaux de mesures soient, au minimum, maintenus, et si possible étendus à la fois en terme spatial (densité plus forte des points de mesures) qu'en termes de types de paramètres mesurés, dont la diversité actuelle est insuffisante. 

Si les réseaux de mesure des composantes du régime hydrologiques (pluie, débits, qualité des eaux, transport solide,..) existent depuis longtemps, et si leur technologie progresse également régulièrement, ils ne font plus l’objet de tous nos soins, et ceci depuis longtemps également. Le nombre des stations de mesure hydrologiques au mieux stagne et en fait diminue globalement ce qui ampute d'autant notre capacité à mesurer l'évolution du régime hydrologique à défaut d'être capable de la modéliser 

Ce point est fondamental mais hélas bien peu médiatisé ou intégré dans les politiques d'aménagement. Pourtant, c'est une démarche scientifique classique et pertinente que de mesurer systématiquement les phénomènes que l’on n’est pas capable de prédire et donc de modéliser Les mesures réalisées nous apportent au moins des éléments quantitatifs utilisables en temps réels à des fins opérationnelles et qui seront également exploitables ultérieurement, ne serait-ce que pour caler de futurs modèles opérationnels à l'échelle du bassin versant. C'est également vrai pour valider des modes de fonctionnement d'ouvrages particuliers. 

Mesurer n'est pas tout, et une mesure supplémentaire n'est pas forcément un pas de plus en direction d’un outil de quantification opérationnel et pertinent, mais l'absence de mesure condamne à coup sur toute tentative sérieuse de développement de modèles à capacités prospectives. Il est donc essentiel de favoriser un maintien des capacités de mesure des processus hydrologiques, et de valoriser au mieux l'ensemble des observations en provenance du terrain. 

Cemagref - division Hydrologie-Hydraulique 3 bis, quai Chauveau - CP 220 69336 LYON Cedex 09 @ 04 72 20 87 87 i 04 78 47 78 75 

Cemagref - division Qualité et fonctionnement hydrologique des systèmes aquatiques Parc de Pourvoie - B.P. 44 92163 ANTONY Cedex 9 01 40 96 61 21 ■ 01 40 96 61 99 

Laboratoire Commun de Télédétection - Cemagref, ENGREF Maison de la Télédétection 500, rue Jean-François Breton 34093 MONTPELLIER Cedex 5 ® 04 67 54 87 54 ■ 04 67 54 87 00 

Centre de documentation et d'information AGRESTE SCEES (Ministère de l'Agriculture et de la Pêche) 

251 rue deVaugirard 75732 PARIS Cedex 15 S 01 49 55 85 85 i 01 49 55 85 03 

1 II n'est pas réaliste de remettre à la date, forcément lointaine, ou nous en saurons plus (à défaut de savoir tout) sur l’analyse des processus fondamentaux, la mise à disposition des services opérationnels de méthodes et d'outils, même sommaires, mais rigoureux et objectifs, qui leur permettront de remplir mieux leur mission d'une part, et de ne pas être affectés par les débats médiatiques sur la recherche d’hypothétiques responsables des grandes crues que nous subissons régulièrement, d'autre part. C'est le principe même de l'adoption de « bonnes pratiques d'aménagement », comme par exemple les actions qui conduisent à retenir l'eau ou à ralentir les écoulements. Rappelons à ce sujet que de nombreuses cultures résistent à des submersions momentanées de un à quelques jours. Ainsi des débordements des fossés d'assainissement agricole peuvent tout-à-fait être tolérés. 

2 II importe notamment d'envisager d'intervenir dès l’amont (parcelles agricoles, réseaux de drainage et d’assainissement agricoles). Les petits bassins-versants ruraux peuvent et doivent contribuer pleinement à la maîtrise des crues. C’est à leur échelle que se réalise la plupart des aménagements (remembrements, curages de fossés, drainage, modifications de haies, de chemins...). Agir à cette échelle peut avoir une influence déterminante. 

3 La réduction des risques en cas de crue passe par une limitation des aléas, mais aussi par une réduction volontaire de la vulnérabilité des activités humaines. 

4 II faut prendre en compte les influences des activités humaines mais aussi de la perception que les acteurs en ont. 

5 Conserver et développer des réseaux de mesures adaptés aux besoins de l’aménagement, en particulier dans ces thématiques hydrologiques et hydrauliques est un point fondamental. Le manque d'intérêt actuel pour la mesure environnementale peut avoir; à court terme, des conséquences extrêmement dommageables. 

6 II faut créer ou valoriser une capacité institutionnelle à traiter les problèmes d’aménagement de manière globale, à l'échelle du bassin versant, y compris disposant 

d'une réelle capacité de décision administrative et financière (SIVOM, CLE ). 

Une approche pluridisciplinaire dans ce cadre permet des approches couplées (physique, biochimique, socio-économique, juridique, ...) pertinentes. 

1 Brooks K.N., Ffolliott RR, Gregersen H.M. etThames J.L. (1991) Hydrology and the management ofwatersheds. lowa State University Press, Ames, 392 p. 

2 Galéa G., Pmdhomme G. (1997). Notions de base et concepts utiles pour la compréhension de la modélisation synthétique des régimes de crue des bassins versants au sens des modèles QdF, Revue des Sciences de l'Eau, n°l, 83-101. 

3 Mathot P, MarianiT. (1994). Rapport de la commission d'enquête sur les causes des inondations et les moyens d'y remédier. Inondations : une réflexion pour demain. Rapport n° 1641 de l'Assemblée Nationale, Paris. 

4 Société Hydrotechnique de France. Crues et inondations (1994). 23emes journées de l'Hydraulique, Nimes 14-15-16 septembre 1994, 795 p. 

5 Société Hydrotechnique de France (1986). L'impact des activités humaines sur les eaux continentales 

6 Cosandey G. (1993) Forêts et écoulements : Rôle de la forêt sur la formation des crues et le bilan d'écoulement annuel. Impact d'une coupe forestière. Rapport CNRS, Meudon. 81 p. 

7 Dupraz G., Didon J.F. et Lelong F. (1986). Effet de la végétation sur le bilan hydrologique et sur les bilans hydrochimiques. Exemple des bassins versants comparatifs du Mont Lozère. In : Société Hydrotechnique de France. L'impact des activités humaines sur les eaux continentales, question 1 : modification des structures foncières et de la couverture végétale des bassins versants. SHF, Paris, pp. I.6.1-I.6.9.2 

8 Galéa G., Breil R, Ahmad A. (1993). Influence du couvert végétal sur l'hydrologie des crues, modélisation à validations multiples. Hydrologie Continentale, 8,1,17-33. 

9 Givone R, Gendreau N. (1997). Le concept du ralentissement dynamique pour une gestion intégrée des eaux. Actes de « 4eme Rencontre Hydrologique Franco-Roumaine » (Sucéava) 2-4 septembre 1997 

10 Givone R, Oberlin G. (1992). Assainissement agricole et lutte contre les inondations. AFEID. Compte rendu des journées d'études AFE1RD-AFGR-SNED, sur «Elydraulique agricole et environnement». Cemagref, 9-18 

11 Lavabre J., Sempere-Torres D. et Cernesson F. (1991). Etude du comportement hydrologique d'un petit bassin versant méditerranéen après la destruction de l'écosystème forestier par un incendie. Hydrologie continentale, 6, 2,121-132 

12 Nascimiento N. (1995). Appréciation à l'aide d'un modèle empirique des effets d'actions anthropiques sur la relation pluie-débit à l'échelle d'un bassin versant. Thèse de doctorat. CERGRENE, 447 p. 

13 Oberlin G. (1994). Fournir des éléments objectifs de négociation : l'exemple de la gestion des excès d'eau temporaires. Contribution présentée aux journées de l'AIDEC: « l'eau et l'utilisation des sols »,. Cahier de l'AIDEC, n°32:13-18 

14 Pretorian R., Gendreau N., Mic R. (1997). Application de la méthode QdF sur le bassin versant roumain du Riul Negru in : Actes de» 4ème Rencontre Hydrologique Franco-Roumaine» (Sucéava) 2-4 septembre 1997 

1.1 Quelle est la valeur objective de l'aggravation par les remembrements des dégâts dus aux crues? 

A la suite d'opérations de remembrement, on peut observer une augmentation de la fréquence des petites crues, dont les conséquences ne sont pas nécessairement néfastes. En revanche on ne dispose d'aucune analyse scientifique (objective et rigoureuse) sur la modification de quantile décennal par le remembrement : aucun effet significatif n'a pu être très clairement mis en évidence pour cette durée de retour. 

Des études hydrologiques sont incluses dans les études d'impact de remembrement. On y trouve des idées générales sur les effets possibles du remembrement, mais les données disponibles récentes n'y ont dans l'ensemble pas apporté de valeur ajoutée. Des efforts de recherche sont nécessaires pour parvenir à valoriser l'ensemble des observations faites jusqu'à présent, et orienter l'acquisition de nouvelles références. 

Dans le doute, en l'absence d'avancées récentes significatives dans la bibliographie sur les impacts des remembrements, on doit appliquer le principe de précaution (voir la loi sur le renforcement de la protection de l'environnement du 5 février 1995), en prévoyant des mesures compensatoires (dont l'efficacité doit être démontrée) afin de limiter les effets négatifs supposés des travaux connexes. La charge de la preuve des nuisances peut ainsi revenir aux adversaires éventuels du projet. 

1.2 Le boisement de périmètres de protection de captages d'alimentation en eau potable est-il une bonne solution ? 

Le boisement dans un périmètre de protection de captage peut parfois entraîner un renforcement du déficit hydrique en abaissant le niveau de la nappe. Ce risque d'aggravation, fonction du rapport entre la surface boisée et la surface de la zone d'alimentation du captage, est à mettre en balance avec l'amélioration apportée à la qualité de l'eau. Il faut également souligner le rôle de stimulation biologique des arbres sur la microflore du sol qui facilite l'épuration naturelle (dénitri-fication...). 

Par ailleurs, l'écart observé sur le rendement en eau des bassins versants boisés et non boisés est plus faible si le déficit hydrique est faible, car le rôle de recherche d'eau en profondeur des racines des arbres est moins discriminant (moindre avantage des arbres sur les végétaux non ligneux). 

1.3 Peut-on limiter à l'eau la discussion sur l'influence de l'occupation du sol ? 

S'il est séduisant de présenter de manière intégrée les effets à plusieurs titres de l'occupation des sols, il ne faut pas croire au «couteau suisse de l'occupation des sols». Le cas de l'eau est déjà un problème complexe, dans lequel ne peuvent être séparés risque, ressource et qualité. 

1.4 A-t-on assez de recul sur les années de mesures ? 

Les données disponibles permettent d'évaluer des épisodes de période de retour très grande. La crue deVaison-la-Romaine a pu par exemple être estimée d'une période de 500 ans en débit de pointe, 50 ans en volume. Le problème est la rareté croissante des mesures, pour des raisons de coût et de volonté. 

Il faut avoir à l'esprit que pour des crues très rares et très violentes, l'influence de l'occupation du sol est très atténuée ; elle devient indiscernable devant les autres facteurs d'incertitudes : difficultés d'estimation du débit, de la période de retour, etc. 

1.5 A quelle échelle peut-on de manière pertinente s'intéresser aux chiffres disponibles sur l'occupation des sols ? 

Il y a intérêt à présenter les caractéristiques par région, voire en sous-différen-ciant, à l'échelle de la petite région agricole par exemple. Sur des périmètres plus petits, la répartition spatiale des différentes occupations du sol pourrait jouer un rôle prépondérant sur la formation des crues. La meilleure échelle pour répondre à un problème «crue» reste celle du bassin versant. 

1.6 Pourrait-on disposer dans le domaine agricole de moyens réglementaires analogues à ceux employés en urbanisme. Comment en particulier empêcher des exploitants agricoles de placer leurs terres hors d'eau en les remblayant ? 

Le code civil régit de manière générale le devoir de chacun de ne pas aggraver la situation des riverains à l'aval, mais ce n'est pas un texte d'application très précise. Voir les documentations juridiques sur ce point. Un SAGE correctement établi devrait répondre à ce type de problème. Si les rehaussements de terres aboutissent par leur intensité à une situation de crise, les préfets devraient pouvoir intervenir dans le cadre des décrets d'application de la loi sur l'eau relatifs aux mesures particulières de gestion. 

1.8 Comment répondre au constat d'une évolution croissante des dégâts ? 

On a tendance à lier la croissance des dégâts constatés à une aggravation de l'aléa (crue), alors que l'augmentation est principalement due à une croissance de la vulnérabilité. Une réponse consistant à essayer de maîtriser l'aléa peut s'avérer à long terme une grosse erreur, en créant une impression trompeuse de sécurité, et en laissant libre cours à la poursuite de l'exposition au risque. 

1.9 Dans le cadre des aménagements fonciers, il faut évaluer au titre de la loi sur l'eau 

l'influence de l'aménagement sur les communes susceptibles d'être touchées à l'aval. 

Comment expliquer que l'on ne sache pas quantifier ? 

S'il n'est pas possible de quantifier les incidences, on peut d'une part montrer que les éventualités n'ont pas été écartées, et d'autre part identifier des orientations prévisibles, en prévoyant le cas échéant des mesures de précaution. 

1.10 Dans la mesure où l'influence de l'occupation du sol s'atténue avec la superficie du 

bassin versant, comment se protéger des fortes crues ? 

Le seul moyen de se protéger contre les fortes crues est d'organiser la vulnérabilité en conséquence. L'accroissement des dégâts peut du reste être dû à un accroissement de la vulnérabilité et non de la crue. 

Remembrement 8, 13, 17, 22, 30-31, 33, 35 

Bassin versant de recherche expérimental Voir Recherche 

Dégâts liés aux crues 13, 17 

Cycle de l'eau 5-28, 8, 9, 25 

Dégâts liés aux crues Voir Crues 

Echelle 4, 12, 14, 20, 22, 34 

Gestion intégrée 3, 4, 21, 22, 31 

Haies 12, 13, 17, 18, 22 

Influence 3, 4, 6, 8, 11, 12, 16, 18, 19, 20, 21, 22, 27, 30, 31, 34, 35 

Réseaux de mesures 6, 27, 28, 30 

Périmètre de protection de captage Voir Réglementation 

Protection contre les inondations Voir Crues, Dégâts liés aux crues 

Ralentissement dynamique 23, 24, 25, 31 

Bassins Versants de Recherche Expérimentaux 15, 20, 27 

Périmètre de protection de captage 33 

Schémas d'Aménagement et de Gestion des Eaux 27 

Vulnérabilité 6, 13, 17, 19, 21, 23, 24, 35 

Aménagement du parcellaire et des pratiques agricoles 

Les terres agricoles, en amont du réseau hydrographique pérenne, peuvent, sous certaines conditions, être source d'un ruissellement important. Le type de ruissellement abordé dans ce chapitre répond au schéma hortonien [Horton, 1933] : c'est-à-dire que la genèse du ruissellement résulte de la saturation du profil «par le haut», et ce dès que l'intensité de la pluie dépasse la capacité d'infiltration de la surface du sol. Une autre forme de ruissellement du à l'affleurement de la nappe à proximité de la surface du sol, ne sera pas traitée directement dans ce chapitre, mais sera discutée dans le cadre du drainage des parcelles, au chapitre suivant. 

Dans le cas d'un ruissellement par refus à l'infiltration (Schéma hortonien), ce sont les propriétés hydrauliques de la surface du sol qui vont, avec la pluie, contrôler l'intensité du ruissellement. Or les phénomènes d'érosion diffuse, et en particulier, la redistribution des particules solides sous l'impact des gouttes de pluie, appelée le splash, contribuent à dégrader l'état de surface du sol et ainsi à réduire la capacité d'inÇltration de la surface du sol. Il s'ensuit une augmentation du risque de genèse d'un ruissellement au cours du temps, qui peut alors apparaître même lors d'averses de faible intensité. Ceci est particulièrement important pour les terres cultivées, où le travail du sol modifie radicalement l'état de la surface du sol de manière cyclique en fonction du type d'opérations culturales. 

La première partie de ce chapitre porte sur les processus contrôlant le ruissellement répondant au schéma hortonien, en situation de terres agricoles sensibles à la battance, c'est-à-dire caractérisées par une dégradation de l'état de surface sous l'action des gouttes de pluie. L'influence des activités agricoles sur ces processus est présentée d'une part à l'échelle de la parcelle et d'autre part à celle du bassin versant d'ordre zéro, respectivement dans la seconde et la troisième partie. La quatrième et dernière partie fait le point des moyens de lutte susceptibles d'être mis en oeuvre à l'échelle d'un bassin versant agricole. 

La genèse du ruissellement sur les parcelles agricoles 

La genèse du ruissellement selon le schéma hortonien [Horton, 1993] correspond à une saturation du profil «par le haut», d'où l'importance de l'état de la surface du sol. Cette notion d'état permet de caractériser le stade de dégradation et de réorganisation de la structure de la pellicule superficielle du sol [Le Bissonnais et al, 1989 ; Bresson et Boiffin, 1990], 

Les caractéristiques physiques et hydrauliques de la surface du sol changent sous l'action des gouttes de pluie. A partir d'un état initial, caractérisé par une surface du sol fragmentaire, poreuse et meuble, conféré par la dernière opération de travail du sol, deux phases de dégradation, se succèdent et sont communément appelées croûtes de battance. 

Le premier stade correspond à la formation d'une croûte structurale qui se caractérise par une cohésion plus forte et une porosité réduite des premiers millimètres du sol. La formation de cette croûte résulte plutôt du compactage et de la réorganisation plastique des agrégats par les gouttes de pluie que d'une redistribution de micro agrégats par le splash. 

Le second et dernier stade d'évolution de l'état de surface, appelé croûte sédi-mentaire, ne peut se former qu'en présence d'eau à la surface du sol, c'est à dire que si l'intensité de la pluie a dépassé la capacité d'infiltration. Les croûtes sédimentaires se caractérisent par des micros dépôts constitués en fines strates successives à granulométrie grossière et à granulométrie fine, résultant de la dispersion granulométrique des agrégats en phase liquide. 

L'évolution de l'état de surface d'un sol, d'un état initial conféré par la dernière opération de travail du sol vers un état final correspondant à la présence d'une croûte sédimentaire, s'accompagne d'une forte réduction de la capacité d'infiltration. Le tableau 1 présente les gammes d'infiltration pour un sol limoneux, saturé, suivant l'état de la surface du sol. 

Etat de la surface du sol 

Gamme de capacités d'infiltration (mm/h) (sol limoneux et humide) 

Croûtes remaniées (agents climatiques et biologiques) 

(* : présence de croûtes sédimentaires uniquement dans les micros dépressions non jointives) 

Tableau 1 : Capacité d'infiltration suivant le type d'état de surface rencontré 

La vitesse de formation des croûtes de battance est contrôlée par la stabilité structurale des agrégats et de l'intensité des pluies. Cette stabilité structurale dépend des processus de désagrégation en jeu. On distingue deux principaux types de processus: la désagrégation par éclatement et la désagrégation mécanique [Le Bissonnais, 1996], La désagrégation par éclatement se produit lors d'averses sur un sol initialement sec, courant lors d'orages de printemps ou d'été. La progression du front d'humectation dans l'agrégat, de la périphérie vers le coeur de l'agrégat, piège de l'air, augmentant ainsi la pression jusqu'à rupture par éclatement de l'agrégat. L'intensité de la désagrégation par éclatement croît avec le degré de dessiccation de l'agrégat et, inversement, décroît avec la teneur en matière organique. La désagrégation mécanique est dominante lors d'averses sur un sol préalablement humide, situation classique en automne hiver. Dans ce cas, la force cinétique des gouttes de pluie permet l'arrachement de micro agrégats. La résistance opposée par les micros agrégats est proportionnelle à la teneur en argile. 

L'évolution de la capacité d'infiltration en conditions hivernales (I en mm/h) peut être décrite par une relation de la forme suivante [Boiffin, 1984] : 

Cette relation intègre l'effet de la structure du sol par l'intermédiaire du paramètre I0, celui de l'énergie cinétique des pluies traduite par la variable Ec5 (énergie cinétique cumulée, exprimée en joules par mètre carré, des pluies d'intensité supérieure à 5 mm/h reçues depuis le dernier travail du sol), et 

celui de la stabilité des agrégats par l'intermédiaire du paramètre a, qui lui-même dépend de la texture du sol, ainsi que de l'état et de l'histoire hydrique des agrégats. 

La mesure de la stabilité structurale des sols permettant d'évaluer leur sensibilité à la battance passe par un protocole combinant divers traitements permettant d'évaluer les différentes formes de désagrégation. La description détaillée du protocole est donnée par Le Bissonnais et Le Souder [1995]. 

Les croûtes structurales et sédimentaires ainsi formées peuvent subir une altération sous l'action des agents climatiques et biologiques, en particulier le gel et la dessiccation. Elles sont susceptibles de se fissurer, d'être percées, ce qui conduit à une augmentation de leur capacité d'infiltration. 

nfluences des pratiques agricoles au niveau de la parcelle 

Les facteurs agronomiques qui influencent l'évolution de l'état de surface du sol sous l'action des gouttes de pluie, donc la genèse du ruissellement, sont à prendre en compte au niveau de la parcelle agricole. Cependant, il est important de noter que la parcelle est un élément constituant de deux systèmes plus complexes, mais indépendants, en particulier du point de vue spatial, que sont l'exploitation agricole et le bassin versant. L'exploitation agricole est le niveau d'organisation décisionnel, tandis que le bassin versant est le niveau d'organisation fonctionnel. 

Effets liés à la couverture du sol 

L'énergie cinétique des gouttes de pluie, dont dépend la vitesse de formation des croûtes de battance, est réduite par l'interception des gouttes exercée par le couvert végétal et les résidus de récolte. L'effet protecteur du couvert végétal s'exerce de manière plus ou moins efficace et durable selon les modalités d'implantation des plantes, leur vitesse de croissance et la disposition du feuillage. On peut distinguer, par exemple la couverture végétale très dense et permanente des prairies et celle mise en place progressivement au cours de l'automne hiver pour les semis d'automne (céréales, colza). A l'inverse, les parcelles qui reçoivent des cultures annuelles sarclées (maïs, betterave sucrière), semées au printemps et à faible densité, sont caractérisées par deux périodes à hauts risques de ruissellement : en automne et hiver par l'absence d'une 

couverture du sol, et au printemps, avec un couvert végétal en général peu dense associé sous les climats tempérés européens à un risque d'orage relativement élevé [Papy et Douyer, 1991]. 

Suite à la récolte, la présence de résidus à la surface du sol (mulch) assure également une protection du sol. L'efficacité de cette protection dépend de la nature des résidus et de leur taux de recouvrement du sol, qui dépend lui-même de la masse des résidus et du degré d'incorporation résultant des travaux culturaux. A titre d'exemple, le taux de couverture du sol par les résidus d'un précédent blé lors d'un semis de maïs varie de 5% suite à un labour accompagné de deux façons superficielles à 90% pour un semis direct sans labour préalable, tandis que ces valeurs sont respectivement de 2 et 60% avec un précédent soja [Griffith et al, 1986]. Cependant, l'effet protecteur est surtout valable après l'implantation de la culture de printemps, tandis qu'au cours de la période d'interculture (entre la récolte et le semis), la parcelle non travaillée présente un risque de ruissellement important. En effet, du fait d'un compactage important du sol par le passage des engins de récolte, la capacité d'infiltration reste limitée (Voir actions du compactage). 

Les organes des végétaux et les résidus en contacts avec le sol jouent également par le rôle de frein qu'ils opposent au ruissellement, réduisant ainsi sa vitesse et favorisant l'infiltration. Les travaux de Meyer et Mannering [1967] montrent qu'entre un sol nu et un sol couvert par 2.5 t/ha de résidus la réduction du ruissellement est de l'ordre de 40%. 

Effets résultant des actions d'ameublissement du sol 

Tout travail du sol par un outil a pour effet d'ameublir le sol en individualisant des agrégats, dont la distribution des tailles est déterminée par le type d'outil, la vitesse de travail et la cohésion globale du sol. Cette action s'accompagne d'une forte macro porosité, augmentant instantanément la capacité d'infiltration (de l'ordre de plusieurs dizaines de mm/h), donc réduisant fortement le risque de ruissellement. 

Le travail du sol a également pour effet de modifier la rugosité de la surface du sol. Cette dernière détermine la capacité de stockage d'eau à la surface du sol sous forme de flaques, et donc le retard dans le démarrage du ruissellement. La gamme des valeurs de rugosité obtenues pour différents types d'opérations culturales est indiquée dans le tableau 2. La quantité d'eau pouvant être stockée à la surface du sol, varie selon le type d'opération envisagé. Pour une même opération culturale, les écarts peuvent être de l'ordre de 1 à 2 mm, comme par exemple entre un semis grossier et un semis fin. 

Ecart-type des cotes de surface (cm) * 

Capacité de stockage d'eau à la surface du sol (mm)** 

* : d'après Zobeck et Onstad [1987] et Boiffin [1984] 

** : évalué en appliquant le modèle de Onstad [1984] pour une pente de 2% 

Tableau 2 : Rugosité et capacité de stockage superficiel de l'eau en fonction des opérations de travail du sol 

Connaissant la rugosité initiale (Rg0) conférée par le dernier travail du sol, l'évolution de la capacité de stockage (S) d'eau à la surface du sol peut être évaluée à partir des deux équations suivantes. L'équation 2 détermine la rugosité (Rg en mm) à partir de la rugosité initiale (Rg0 en mm), en fonction des précipitations reçues depuis le dernier travail du sol (Pcum en mm) [Zobeck et Onstad, 1987] : 

Rg = 0.89 Rg0 e-om6Pcum (2) 

Connaissant la rugosité Rg pour une date donnée, l'équation (3) permet d'estimer la capacité de stockage d'eau à la surface du sol (S en mm) en fonction de la rugosité (Rg en mm) et de la pente du terrain (Pt en %) [Onstad, 1984] : 

S = 0.112 Rg + 0.031 Rg 2 - 0.012 Rg Pt (3) 

Il est également important de noter que la rugosité peut modifier la direction prise par le ruissellement. Ce dernier tend naturellement à suivre la direction de la plus grande pente, mais peut être modifié par la rugosité orientée créée lors du travail du sol (rang de semis, battage). Cette rugosité peut guider le ruissellement suivant le sens de travail du sol en particulier en zones à faible pente. Le contrôle du sens de travail du sol est donc un moyen d'action, comme cela sera vu avec la gestion des bassins versants agricoles. 

Effets résultant des actions de compactage 

Le passage d'engins agricoles dans les parcelles imprime à la surface du sol des traces de roues, si ce passage n'est pas immédiatement suivi par un outil travail du sol. Les traces ainsi formées présentent des motifs linéaires en dépression plus ou moins marqués et un fort degré de compactage du sol. L'ampleur de ce double effet varie selon le type de sol, la charge appliquée, l'humidité du sol lors du compactage et l'état de compacité préalable [Guérif, 1990]. Le compactage du sol a pour effet de diminuer la capacité d'infiltration de la couche compactée, augmentant ainsi le risque de ruissellement. Un autre effet des traces de roues est de canaliser le ruissellement. Elles permettent une collecte efficace du ruissellement diffus produit par l'ensemble de la parcelle et contribuent ainsi à l'aggravation du ruissellement en aval. Le contrôle de la fréquence des passages d'engins et de leur parcours sont donc des moyens d'action, comme cela sera vu avec la gestion des bassins versants agricoles. 

La densité de traces de roues à la surface du sol varie en fonction de l'opération culturale effectuée : de 0% dans le cas d'un travail du sol (exemple, le labour) à 80% pour les chantiers de récolte de la betterave sucrière par exemple (Tableau 3). Mais, une même opération culturale peut s'accompagner d'une forte variabilité de densité des traces de roues. A titre d'exemple, le tableau 3 présente également les valeurs extrêmes rencontrées pour un même type d'opération culturale : le semis de céréales. On peut noter dans ce cas une forte réduction de la proportion de surface couverte par des traces de roues avec le niveau de mécanisation. 

Densité de traces de roues en surface (%) 

Semis de betterave et maïs * 

Chantier de récolte de betterave sucrière * 

Semis de céréales et traitement herbicide ** 

outils combinés et pulvérisateur de 18 m (2) 

outils combinés avec roues du semoir 

effacées et pulvérisateur de 36 m (3) 

* : d'après Papy et Boiffin [1988] ** : Ouvry [1989-90] 

Tableau 3 : Densité de traces de roues laissées à la surface du sol selon les situations culturales 

1 : préparation du lit de semence avant le semis, d'où la persistance des traces 

de roues du tracteur attelé au semoir. 

2 : préparation du lit de semence et semis en un passage avec un outil à dents 

intercalé entre le tracteur et le semoir effaçant les empreintes de roues du tracteur. 

3 : idem 2, plus des griffes effaçant les traces de roues du semoir. 

Evolution chronologique des risques de ruissellement et d érosion 

En modifiant les caractéristiques physiques du sol qui régissent les processus contrôlant le ruissellement, les opérations culturales ont un effet instantané. L'état résultant évolue au cours du temps, principalement sous l'action de la pluie. Un des aspects les plus importants de cette évolution est la dégradation structurale du terrain qui aboutit à la formation d'une croûte de battance, se traduisant par une décroissance progressive et forte de la capacité d'infiltration, et donc par l'augmentation du risque de ruissellement. La figure 1 présente l'évolution au cours du temps de la capacité d'infiltration calculée à l'aide de l'équation (1), pour deux parcelles. La première parcelle fait l'objet d'une implantation de blé dont le semis a été réalisé début octobre. La seconde, réservée pour une culture de printemps, est occupée par une interculture travaillée (déchaumage et labour). Selon le calendrier des opérations de travail du sol, déterminé en grande partie par le choix des cultures, on observe une forte variation de la capacité d'infiltration au cours du temps pour une même parcelle et entre parcelles à un instant donné. 

Figure 1 : Evolution de la capacité d'infiltration -calculée à partir de l’équation (1)- pour me parcelle en interculture travaillée (déchaumage et labour) et une parcelle avec un semis de blé. 

Cette variation chronologique concerne également la rugosité de surface qui détermine la capacité de stockage d'eau à la surface du sol sous forme de flaques (Figure 2). La différence avec l'évolution de la capacité d'infiltration tient en l'état initial qui dans le cas du stockage d'eau est beaucoup plus élevé pour une parcelle labourée qu'une parcelle ayant fait l'objet d'un semis. 

Figure 2 : Evolution de la capacité de stockage d'eau à la surface du sol - calculée à partir des équations (2) et (3)- pour une parcelle labourée et une parcelle avec un semis de blé. 

La double évolution des capacités d'infiltration et de rétention superficielle engendre pour une parcelle donnée une alternance de périodes au cours desquelles le terrain présente une très grande aptitude à produire un ruissellement et de périodes sans risque de ruissellement [Monnier et al, 1986; Papy et Boiffin, 1988]. En combinant de façon conventionnelle les notations qualitatives sur l'état de surface du terrain (présence ou absence d'une croûte structurale ou sédimentaire, indice de rugosité), on peut établir des classes d'aptitude au ruissellement et visualiser cette alternance (Figure 3), en fonction du calendrier des opérations culturales de la parcelle, lieu même fonction du choix des rotations culturales. Ce classement détermine évidemment un niveau de risque de ruissellement qui, selon les conditions climatiques, va ou non se produire. Pour l'exemple illustré par la figure 3, le risque de ruissellement en automne et hiver est important la 1 ère année (blé d'hiver) et la 4cmc (chantier de récolte non travaillé), tandis qu'au printemps ce risque est important principalement pour les cultures de printemps. Il faut noter que pour le blé d'hiver, caractérisé par un état de surface dégradé, le risque de ruissellement reste élevé. Mais la forte densité du couvert végétal du blé réduit ce risque, du fait de l'interception des gouttes de pluie (colmatage des macro pores et fissures ralenti), les vitesses d'écoulement plus lentes. 

Figure 3 : Variabilité du risque de ruissellement pour une parcelle au cours de quatre années consécutives. 

Modification de la structure hydrographique d'un bassin versant par les pratiques agricoles 

Chaque parcelle agricole présente une forte variabilité de son aptitude à produire un ruissellement. Mais les conséquences en aval varient également selon la position de la parcelle dans le bassin versant, en particulier par rapport au réseau des collecteurs du ruissellement. Pour bien évaluer le risque de ruissellement issu des terres agricoles, il est indispensable de connaître la structure hydrographique du bassin versant agricole. Cette structure est déterminée par la distribution spatiale des surfaces émettrices de ruissellement, par la localisation du réseau des collecteurs de ruissellement, et par les connexions entre les surfaces et les collecteurs [Ludwig et al, 1995 et 1996 a], La distribution des surfaces émettrices de ruissellement et son évolution au cours du temps dépendent directement des pratiques agricoles mises en oeuvre à l'échelle de la parcelle agricole. 

Le réseau des collecteurs principaux se compose des lignes topographiques en dépression correspondant aux lignes de convergence des plus grandes pentes. Le parcours suivi par le ruissellement diffus et concentré au sein d'un bassin versant peut être construit à l'aide d'un modèle numérique de terrain (MNT) en utilisant un système d'information eéoeranhiaue (Figure 4). 

Figure 4 : Tracé des écoulements de surface d'après la topographie, obtenu avec un Modèle Numérique de Terrain. 

Cependant, au sein des bassins versants agricoles, il existe des motifs linéaires d'origine agraire susceptibles de modifier la direction prise par le ruissellement (Figure 5). Les motifs agraires les plus fréquents sont les traces de roues imprimées à la surface du sol avec une périodicité spatiale déterminée par la nature de l'opération culturale et le type d'outil utilisé. Aux deux extrémités de la parcelle, l'agriculteur fait demi-tour en relevant les outils ou en interrompant leur fonctionnement. Ces deux zones en bout de parcelle, nommées fourrières, sont travaillées perpendiculairement au reste de la parcelle en fin d'opération. De ce fait, les traces de roues de la fourrière d'aval forment des collecteurs du ruissellement très efficaces, susceptibles de concentrer le ruissellement produit par l'ensemble de la parcelle. Le labour crée un dernier type de motif linéaire d'origine agraire : la dérayure. La charrue retourne et déplace latéralement la terre. Le dernier sillon, en limite de parcelle ou de fourrière, qui ne peut être comblé, forme la dérayure. Du point de vue du fonctionnement hydrologique, la dérayure peut être comparée à un petit fossé temporaire. 

Figure 5 : Motifs d'origine agraire en dépression susceptibles de guider le ruissellement de surface 

La prise en compte de l'effet de ces motifs agraires au sein d'un bassin versant agricole se traduit par des modifications (1) de la forme et de la surface du bassin versant (déplacement des lignes de partage des eaux), (2) des directions prises par le ruissellement diffus, et (3) du tracé du réseau des collecteurs du ruissellement concentré. La figure 6 illustre les modifications apportées au bassin versant dont le MNT est illustré par la figure 4. Cette construction a été réalisée en faisant appel à une fonction discriminante qui détermine la direction prise par le ruissellement. Celui-ci peut suivre soit la plus grande pente, c'est-à-dire celle obtenue par le MNT, soit le sens du travail du sol. La fonction discriminante retenue permet d'effectuer ce choix automatiquement selon quatre critères : la rugosité, la direction du travail du sol, la direction et la valeur de la plus grande pente [Souchère, 1995]. 

Figure 6 : Tracé des écoulements de surface modifié par les effets des motifs agraires [Souchère, 1995] 

On peut extraire à partir de cette carte des écoulements de surface modifiés par les pratiques agricoles, la structure hydrographique du bassin versant agricole. Elle permet d'identifier le réseau des collecteurs du ruissellement concentré (Figure 7) et les surfaces contributives au ruissellement connectées à chaque branche du réseau des collecteurs [Ludwig et al, 1996 b]. 

Figure 7 : Réseau des collecteurs du ruissellement concentré incluant les motifs topographiques et agraires, à partir du tracé des écoulements de surface modifié par les pratiques agraires (Figure 6) [Ludwig et al, 1996], 

Le ruissellement produit est susceptible de mettre en place un réseau plus ou moins dense d'incisions, appelées rigoles, ou ravines pour les plus grandes. Cette forme d'érosion résulte de la concentration du ruissellement le long de collecteurs [Ludwig et al, 1995]. Ce réseau de rigoles et ravines peut être comparé à un réseau de fossés permettant une collecte et une évacuation efficaces des eaux de surface, d'où un risque de crue en aval de courte durée, mais violente, lors des averses de forte intensité. La présence d'un réseau d'incisions permet également une exportation efficace des sédiments et des polluants mobilisés par ailleurs par une érosion diffuse. En effet, cette dernière touche l'ensemble de la pellicule de surface d'une parcelle, qui peut présenter une forte concentration de polluants, surtout suite à un apport récent de produits phytosanitaires ou d'engrais. La description des différentes formes d'érosion et leurs conséquences sur l'environnement sont présentées par AuzetV. [1987]. 

L'intensité du ruissellement en sortie des terres agricoles dépend, en partie, de cette structure hydrographique modifiée par les pratiques agricoles. Cette structure est également d'une aide précieuse pour (i) le choix des moyens de lutte susceptibles d'être mis en oeuvre, (ii) leur localisation, (iii) leur dimensionnement. 

Gestion des bassins versants agricoles en vue d'en réduire le ruisseilement 

Les actions de lutte contre le ruissellement peuvent porter sur sa genèse, en intervenant directement sur le sol cultivé, ou sur son parcours, en intervenant de Tamont vers l'aval. 

La mise en oeuvre des moyens de lutte impose de tenir compte du contexte topographique (position amont - aval), et d'intégrer les modifications de la structure hydrographique induites par les pratiques agricoles. 

En position amont, l'action doit porter sur la maîtrise de la genèse du ruissellement en évitant ou en retardant le plus possible sa formation. Cette action doit avant tout être menée par l'agriculteur lui-même, à l'échelle de la parcelle ou du groupe de parcelles. Ce deuxième cas suppose un contrôle collectif des pratiques par les exploitants. 

Eviter ou retarder la formation du ruissellement peut se faire en augmentant la rugosité et la perméabilité de la surface du sol travaillée. La mise en place d'un lit de semences à très forte rugosité s'avère tout de même très limitée par les contraintes de la réussite de l'implantation des cultures qui réduisent fortement les marges de manoeuvre. En revanche sur les intercultures d'automne et d'hiver, il est souhaitable de faire un travail du sol très grossier. La couverture du sol par une culture appropriée installée précocement ou par d'abondants résidus végétaux (mulch) limite fortement l'impact des gouttes d'eau sur les agrégats terreux et contribue efficacement au maintien de cette bonne perméabilité. 

En cas de ruissellement, une forte couverture du sol fait obstacle aux écoulements, favorisant ainsi une meilleure infiltration, ceci d'autant plus que la lame d'eau est mieux étalée. 

Les agriculteurs peuvent également porter leur attention sur les traces de roues, soit en réduisant leur nombre (pour les cultures en place), soit par une reprise des surfaces compactées (pour les déchaumages ou chantiers de récolte). En effet, celles-ci favorisent la genèse d'un ruissellement et constituent de très bons collecteurs qui guident et concentrent le ruissellement. Le ruissellement diffus peut être efficacement collecté par les traces de roues et ainsi être rapidement évacué vers les collecteurs principaux d'aval. 

En position aval, les moyens de lutte relèvent de l'aménagement hydraulique : fossés, passages d'eau, retenues et bassins [Auzet, 1990], ils n'intéressent plus directement l'exploitant agricole mais des maîtres d'oeuvre collectifs. Des exemples concrets de ce type d'aménagement sont présentés par Auzet [1990]. 

Les moyens doivent être mis en oeuvre en tenant compte de la structure hydrographique du bassin versant agricole. Réalisés dans un but correctif (mesures compensatoires), ou préventif (bonnes pratiques d'aménagement), les ouvrages sont destinés à stocker le maximum d'eau dans les terres agricoles, ceci implique d'avoir une bonne connaissance du schéma de circulation du ruissellement en amont, en intégrant les effets des motifs linéaires d'origine agricole. Afin de réduire la taille des ouvrages, et leur emprise foncière, il est préférable de mettre en oeuvre de petits aménagements se succédant le long des axes de concentration, en commençant en amont. 

Cependant, pour pérenniser ces ouvrages et limiter les coûts d'entretien, il faut limiter la charge en matières en suspension des écoulements, c'est-à-dire en réduisant l'érosion des sols en amont, sous peine d'un envasement rapide. Il s'agit de consolider les chemins d'eau en amont de l'ouvrage pour éviter les arrachements de terre. La technique la plus efficace consiste à créer une bande enherbée dans l'axe d'écoulement des eaux concentrées, associée ou non à un fossé. Sinon, il est toujours possible de limiter l'érosion des sols par la mise en place d'une bande compactée après le semis ou de laisser une bande non travaillée dans le cas des parcelles en interculture. Il est également possible de limiter l'apport de sédiments vers l'ouvrage de retenue des eaux par la mise en place d'une zone tampon enherbée juste en amont, dans les cas extrêmes on peut recourir au barrage de paille filtrant. L'herbe ou la paille ralentissent le ruissellement, créant ainsi une zone de dépôt préférentiel. La pérennité de la zone enherbée est assurée par la capacité qu'à l'herbe de repousser rapidement à travers le dépôt et par la très faible valeur de pente du dépôt favorisant ainsi la sédimentation ultérieure. Le lent comblement de la zone de dépôt en réduit progressivement la pente et améliore son aptitude à la sédimentation. 

Les choix techniques à adopter pour ce type d'ouvrages seront détaillés dans le guide technique qui fera suite à ce manuel. 

Le maintien des haies et talus 

Avant même d’envisager la mise en oeuvre de dispositifs hydrauliques artificiels sur les versants, la conservation des haies et talus, ou plus généralement des structures linéaires (murets, ados...) entre les parcelles agricoles contribue à une meilleure rétention des écoulements, qu’il s’agisse du ruissellement sur les versants, mais aussi de la protection des berges des cours d'eau. 

Les structures linéaires exercent un effet sur le ruissellement dès lors quelles réduisent le libre parcours moyen des eaux de pluie vers l'aval du bassin versant Tout comme les pratiques culturales modifient la structure hydrographique des versants de la manière décrite ci-dessus, on observera des modifications à la suite de l’arrachage ou de la suppression de haies ou talus. 

L’effet des structures linéaires sur le parcours de l'eau ne peut cependant pas être quantifié en l'état actuel des connaissances. Il conviendra donc de rechercher un compromis entre le choix de linéaire à conserver au maximum le long des courbes de niveau ou en travers de talwegs, et les objectifs agricoles. 

Les linéaires formant écran au ruissellement, de type talus ou muret, pourront être bordés à l'amont de fossés sans débouché. Le rôle de ces fossés sera de collecter les eaux de ruissellement en vue de leur infiltration. 

Le code civil prévoit pour l’implantation d’une haie , en l'absence de convention particulière, une distance de 2 mètres à la limite de parcelle. Cette disposition est susceptible de rendre difficile le tracé continu des haies. Lors des opérations d'aménagement foncier, insérer un décrochement de 4 mètres sur la limite des parcelles pour répartir par moitié la charge de la haie, permet la poursuite de l’axe de cette dernière. La largeur de 2 mètres est en effet alors compatible avec le parcellaire, alors quelle ne l'est plus si la limite de parcelle est rectiligne. 

En bordure de cours d'eau, une haie, complétée le cas échéant d'un fossé de ceinture de bas-fonds, permet l’établissement d'une zone tampon entre la rivière et le versant. Il sera nécessaire de préserver un espacement d’environ 5-6 mètres entre les arbres constituant la haies de rive, afin de faciliter l'entretien du cours d'eau. En outre, si une zone de prairie constitue une bande intermédiaire (emprise publique essentiellement), la haie amont de la bande devra être éloignée d’au moins 5 mètres de la rive, en présentant une alternance avec la plantation en berges, afin à nouveau de faciliter l’accès au cours d’eau pour entretien. 

L'influence des pratiques agricoles sur le ruissellement et l'érosion est non seulement quantitativement importante, mais également complexe par la diversité des processus qu'elle met en jeu. Cette influence est de plus interactive avec les caractéristiques climatiques, la morphologie du bassin versant et la distribution des sols. Il en résulte que pour évaluer l'effet des pratiques culturales sur le ruissellement et l'érosion, de nombreuses expérimentations sur plusieurs sites et sur plusieurs années sont nécessaires. Techniquement, cette démarche expérimentale s'avère quasi impossible à mettre en oeuvre. C'est pour cette raison que les pratiques d'aménagement doivent avant tout reposer sur des principes simples dont on sait que l'effet sera bénéfique pour le régime des crues. 

La solution face à un déficit de connaissances aisément transposables d'un site à un autre tient en une combinaison d'expérimentations en plein champ et d'estimations numériques à l'aide de modèles de ruissellement. Encore faut-il que ces modèles soient aptes à rendre compte des effets des pratiques agricoles et en particulier de toutes les modifications temporelles qu'introduisent ces pratiques. 

L'état actuel des connaissances permet d'avoir une vision globale du fonctionnement d'un bassin versant agricole d'ordre zéro. Ce fonctionnement repose sur sa structure hydrographique fortement influencée par les pratiques agricoles. Il est indispensable d'identifier cette structure hydrographique modifiée par les pratiques agricoles pour permettre une meilleure analyse des moyens de lutte susceptibles d'être mis en oeuvre. 

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1 L’état de la surface du sol des terres cultivées (croûtes de battance et rugosité de surface) contrôle la genèse d'un ruissellement en situation non saturée. Cet état subit une dégradation sous l'action des pluies à partir d'un état initial conféré par la dernière opération de travail du sol, augmentant ainsi de manière importante le risque de ruissellement. 

2 Les opérations de travail du sol ont un effet d'ameublissement, détruisant l’état dégradé précédent, pour former un état initial de la surface du sol favorable à l’infiltration. A l'inverse, le passage d'engins agricoles, en particulier lors des opérations d'épandage et des chantiers de récolte, du fait du compactage du sol au niveau des traces de roues diminue brutalement la capacité d'infiltration du sol. 

3 Chaque parcelle agricole fait l'objet d'une rotation culturale qui détermine la date et la nature des opérations culturales d'où une variabilité importante du risque de ruissellement. Il n'y a donc pas de risque moyen, d'autant plus si l'on prend en compte l'unité fonctionnelle qu'est le bassin versant. 

4 La structure hydrographique d’un bassin versant agricole, dont dépend l'hydrogramme de crue à l'exutoire, est en partie déterminée par les pratiques agricoles. Elles jouent sur la position des surfaces contributives au ruissellement, sur la nature à la localisation des motifs linéaires d'origine agricole, modifiant ainsi le parcours du ruissellement. 

99 Auzet A.V. (1987). L'érosion des sols par l'eau dans les régions de grande culture : aspects agronomiques. Ministère de l'Environnement / Ministère de l'Agriculture, CEREG - URA 95 CNRS, 60 p. 

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2.1 Les pratiques culturales peuvent-elles occasionner de manière sensible une concentration des écoulements et favoriser des inondations ? 

Des concentrations d'écoulement, souvent accompagnées d'érosion des terres, peuvent être observées dans les parcelles agricoles, jusqu'à former des inondations dans des parties basses, notamment dans des bourgs ou des zones habitées. 

L'état du sol influe sur la répartition des eaux de pluie entre part infiltrée et part stockée puis ruisselée. Cet état de sol évolue en fonction de la culture en place, mais aussi au cours du temps, suivant les épisodes successifs. 

Les passages répétés d'engins, des semis parfois trop tardifs ou des tassements insuffisants après semis, sont des facteurs aggravants pour le risque de ruissellement. Il en va de même de groupes de parcelles aux cultures uniformes. 

Des améliorations peuvent être apportées par la diversification des cultures, le maintien de fonds de vallons non travaillés, enherbés, ou tassés pour éviter l'arrachage de terre, ou la mise en place de dispositifs de rétention de l'eau en parcelle (diguettes, talus routiers). 

2.2 Quelle est l'influence des cultures sous film plastique ? 

La culture du maïs sous film plastique, dans une situation de pente, crée automatiquement des écoulements concentrés, qui induisent beaucoup plus facilement la formation de rigoles ou même de ravines que la conduite du maïs sans film plastique. C'est donc une des pratiques culturales qui provoque de l'érosion concentrée en Bretagne. 

2.3 Sur sols relativement pentus, peut-on quantifier l'intérêt du sens de travail du sol ? 

Le sens de travail du sol ne modifie en rien la production de ruissellement. En revanche, il en modifie le parcours et donc la pente locale. 

Dans une situation de pente et de climat modérés, un travail du sol effectué perpendiculairement au sens de la plus grande pente peut réduire la gravité des symptômes d'érosion diffuse, à condition que la cohésion du sol soit grande (forte teneur en argile). 

Dans les situations de forte pente et lors d'événements pluvieux plus intenses, le ruissellement canalisé par des chemins préférentiels peut conduire à des écoulements concentrés, et à des érosions sous forme de rigoles et ravines. Lors des orages très violents, le sens de travail ne joue plus. Cependant, quel que soit le sens de travail du sol, on arrive toujours au bout de la parcelle, où il faudra limiter le risque d'érosion, par exemple par la mise en place d'une bande enherbée. 

2.4 Faut-il semer le plus tôt possible ? 

Un semis précoce permet un développement plus rapide d'une couverture végétale protectrice. Cependant, la date de semis est déterminée par les conditions d'humidité du sol, mais aussi par la culture qui précède celle mise en place. Un problème de priorité des ordres de travail se pose. Les marges de manoeuvre sont assez faibles sans modifier le système de production de l'exploitant. 

2.5 L'efficacité des bandes enberbées est-elle assurée ? 

Le rôle principal d'une bande enherbée est de limiter le risque d'érosion, et non de ruissellement. Elle est également intéressante pour la limitation de la charge solide, grâce à un dépôt facilité, et pour la diminution de la concentration en certains polluants. Les éléments piégés ne sont cependant pas épurés. On assiste donc à un décalage dans le temps et à une concentration spatiale de la pollution. 

La localisation spatiale de la bande enherbée est déterminante pour optimiser son efficacité. Pour ce faire, il faut tenir compte de la structure hydrographique du bassin versant agricole à aménager. 

2.6 Peut-on augmenter la teneur en matière organique pour jouer sur les états de surface ? 

Le terme matière organique a un rôle important dans la stabilité structurale, qui joue sur la dynamique temporelle de l'infiltrabilité et de la rugosité du sol. Elle a aussi un rôle important sur la qualité des eaux puisqu'elle fixe de façon privilégiée certains complexes organiques (produits phyto-sanitaires ...). 

Ce rôle est difficile à quantifier. Il semble par exemple que les teneurs en matières organiques ont diminué en Bretagne au cours des dix dernières années, ceci d'autant plus nettement que les teneurs de départ étaient élevées. 

Il est difficile d'inverser cette tendance négative. Seule, la mise en herbe de la parcelle agricole permet d'accroître la teneur en matière organique de manière significative. 

2.7 Peut-on limiter les conséquences du ruissellement sur la qualité des eaux ? 

Les trucs simples sont aussi des réponses efficaces : prairie, bandes enherbées, bandes tassées, mares tampons servant de pièges à sédiments. L'efficacité est certaine pour ce qui concerne la turbidité. L'incidence sur les teneurs en éléments chimiques est plus difficile à apprécier. 

2.8 Peut-on utiliser l'expérience des vignobles pour limiter les effets du ruissellement ? 

Il est possible d'utiliser les résultats obtenus sur les vignobles. Bien que dans le cas des vignobles, la culture reste en place, la latitude dans la modification des pratiques est toutefois plus réduite que pour des cultures annuelles, ces pratiques se limitant au travail du sol ou l'enherbement des rangs de vigne. 

Les résultats obtenus dans le vignoble du Languedoc Roussillon montrent clairement qu'en fonction des pratiques culturales adoptées, des différences notables de ruissellement sont observées. 

Ainsi, en ce qui concerne le désherbage, dans le cas d'un désherbage chimique sans intervention mécanique à la surface du sol, le coefficient moyen de ruissellement par crue est d'environ 30 %, alors qu'il n'atteint que 15 % en moyenne dans le cas d'un désherbage mécanique par retournement superficiel du sol. Ces différences sont maximales juste après la réalisation de la pratique culturale. 

Les dispositifs de lutte contre l'érosion et le ruissellement, de stockage de l'eau et des sédiments peuvent être conçus selon des principes communs, en adaptant les équipements aux moyens financiers d'intervention en grandes cultures. 

2.9 Le ruissellement n'a-t-il pas un caractère inéluctable et répétitif ? 

Il ne s'agit pas d'empêcher la formation d'un ruissellement, mais de limiter ses effets par une réduction de l'érosion résultante, et des débits de pointe susceptibles de générer des catastrophes en aval. 

2.10 La mise en oeuvre de mesures de limitation du ruissellement ne pose-t-elle pas un problème économique aux exploitants touchés ? Les agriculteurs acceptent-ils de modifier leurs pratiques ? 

Les agriculteurs en ont assez d'être désignés comme responsables du problème de la qualité de l'eau, en particulier en Bretagne. La question de l'eau est donc suffisamment importante pour qu'ils soient à l'écoute de solutions techniques, dans la mesure évidemment où elles ne remettent pas en cause la situation économique de leur exploitation. 

On peut trouver des pistes pour motiver et convaincre les agriculteurs plutôt que d'imposer des mesures réglementaires sans l'adhésion des intéressés. 

Les conseils pratiques, tels que les fiches sur le désherbage du maïs, proposés aux agriculteurs bretons par les instituts techniques, les organismes de la profession agricole, réalisées en collaboration avec l'INRA, peuvent constituer des ébauches de solutions techniques. Les pratiques s'en trouvent améliorées, avec des résultats très directs en termes de rendement économique et de préservation écologique. 

Les marges de manoeuvre restent tout de même limitées en ce qui concerne les pratiques agricoles susceptibles de limiter les risques de ruissellement et d'érosion dans la parcelle agricole. 

La gestion de l'espace doit se faire à l'échelle de l'unité fonctionnelle du point de vue hydrologique, c'est-à-dire a l'échelle du bassin versant agricole. 

A ce niveau spatial, un agriculteur qui pratique une agriculture intensive sera plus disposé à modifier ses pratiques qu'un agriculteur en difficulté. La solution pourrait être apportée par une association foncière. Le problème dans le cas du ruissellement réside dans la dépendance d'exploitants vis-à-vis d'autres agriculteurs situés à l'amont, pas nécessairement disposés à produire un effort. 

2.11 A-t-on intérêt à encourager l'achat par les collectivités des fonds de vallée ? 

Le coût d'une telle politique menée à grande échelle serait rapidement prohibitif. On paie cependant actuellement 2.000 F/ha pour transformer une terre cultivée en prairie permanente. L'achat pourrait se justifier face à un tel coût. La pratique existe de manière ponctuelle à travers le fonds de gestion de l'espace rural. Les syndicats intercommunaux peuvent prendre en charge l'entretien. 

2.12 Quels modèles existent pour quantifier l'érosion ? 

Il existe un grand nombre de modèles d'érosion, mais il est très difficile de les utiliser dans le cadre de l'aménagement du territoire agricole (trop de variables, difficultés techniques d'obtention des variables, non prise en compte des effets des pratiques agricoles). 

Les modèles utilisables sont limités au ruissellement de surface. Ils peuvent permettre de tester des scénarios. Les modèles d'érosion opérationnels ont été développés aux Etats-Unis, et ne sont donc pas adaptés au contexte français. 

2.13 Le constat des possibilités est peu rassurant : les actions entreprises sont toujours 

ponctuelles. Au delà de la parcelle peut-on agir ? 

Sur un grand bassin versant (20 à 50 km2), on peut difficilement modéliser le rôle du ruissellement, à cause de deux grands ennemis : la surface et la diversité dans la surface. La diversité peut être une assurance de limitation de l'influence du ruissellement. On peut en outre essayer d'aller dans le bon sens au niveau de chaque parcelle. 

Il existe toutefois une échelle intermédiaire : le bassin versant agricole élémentaire, de 10 à 1000 ha. Cette unité spatiale correspond au niveau d'intervention pour répondre aux problèmes liés aux inondations boueuses. Or les connaissances acquises à cette échelle permettent déjà d'identifier dans l'espace les zones devant impérativement être protégées, et les moyens de lutte à mettre en oeuvre (voir la structure hydrographique d'un bassin versant agricole). 

2.14 Le message n'est il pas mieux véhiculé par les chambres d'agriculture ? 

C'est possible, mais non systématique. Il ne faut pas en particulier que les mesures agri-environnementales soient considérées comme des outils de travail d'incitation. 

2.15 Le remembrement n'est il pas une bonne occasion d'améliorer les effets de l'utilisation du sol sur le ruissellement ? 

Dans le cadre de remembrements, où la structure foncière est instaurée de manière formalisée, la démonstration n'est pas toujours probante. 

C'est très en amont dans la mise en oeuvre du remembrement que les problèmes de ruissellement et d'érosion doivent être pris en compte. Ceci non pas à l'échelle de la commune, mais au niveau fonctionnel des processus, c'est-à-dire le bassin versant agricole. Les périmètres ou les études d'impact doivent donc le cas échéant être adaptés à cette contrainte. 

2.16 Dispose-t-on de documents écrits sur ce qu'il faut ou ne faut pas faire pour contrôler le ruissellement ? 

Il existe des plaquettes du ministère de l'environnement, plutôt orientées vers l'érosion que vers l'influence sur le régime des eaux : 

* L'érosion des sols par l'eau dans les régions de grande culture : aspects agronomiques, A. Véronique AUZET [1987] 

* L'érosion des sols par l'eau dans les régions de grande culture : aspects aménagements, A. Véronique AUZET [1990] 

Achat par les collectivités des fonds de vallée Voir Collectivités 

Bassin versant 3, 6, 13, 14, 15, 18, 19, 21, 22, 26, 28, 29 

Achat par les collectivités des fonds de vallée 28 

Dates de travaux agricoles Voir Pratiques agricoles 

Risques de ruissellement et d'érosion 10 

Capacité d'infiltration 3, 4, 5, 6, 7, 9, 10, 22 

Pratiques culturales 19, 21, 25, 27 

Sens de travail du sol 8, 25, 26 

Ruissellement 3, 4, 10, 12, 14, 16, 25 

Eviter ou retarder la formation du ruissellement 17 

Risque de ruissellement 7, 9, 10, 11, 22, 25 

Sens de travail du sol Voir Pratiques agricoles 

Sol 3, 5, 6, 7, 8, 11, 22, 23 

Problématique et enjeux, définitions Les différentes échelles de perception du drainage 

Le débat sur les influences du drainage agricole est souvent biaisé par la multiplicité des sens que ce terme peut recouvrir. Cette difficulté tient aux différentes échelles de perception du drainage (figure 1). Celui-ci désigne tout d'abord un mécanisme d'évacuation d'un fluide d'un milieu poreux. C'est pourquoi on parle de drainage naturel pour désigner les pertes par infiltration vers la profondeur à la base d'un sol. Les capacités de drainage naturel d'un milieu donné peuvent être limitantes vis-à-vis des apports climatiques : dans ce cas un engorgement du sol se produit. Lorsque cet engorgement est préjudiciable à certaines activités humaines, le drainage naturel peut être complété par un drainage artificiel. Le terme drainage désigne donc en second lieu toute technique ou ouvrage de drainage artificiel. Plus généralement, le drainage est évoqué comme un ensemble de modifications du bassin-versant, incluant la création ou la modification de fossés et de réseaux de drains enterrés ainsi que des modifications induites ou associées au niveau du parcellaire. Le drainage est alors perçu sous l'angle d'aménagement hydro-agricole et comme un composant du « paquet » « intensification de l'agriculture ». 

Figure 1 : Les trois échelles de perception du drainage 

De fait, les influences du drainage ne peuvent pas être facilement distinguées de celles résultant de deux autres volets du triptyque « intensification agricole » à savoir, modifications des pratiques agricoles et du parcellaire induites. C'est l'une des difficultés majeures qu'il convient pourtant de surmonter. Pondérer les influences de ces trois composantes est fondamental pour la mise en oeuvre d'actions préventives ou correctives adaptées et équilibrées. 

Figure 2 : Les trois volets du paquet « intensification de l'agriculture » 

Dans les débats sur les influences des aménagements hydro-agricoles, il importe de bien distinguer drainage et assainissement agricoles. Cette distinction est nécessaire car deux processus complémentaires interviennent dans l'évacuation d’eau : le captage des eaux excédentaires et leur transport, généralement vers un émissaire du réseau hydrographique. Les ouvrages créés contribuent aux deux processus à la fois : un tuyau de drainage capte l'eau du sol grâce à ses perforations puis l'évacue vers l'aval. La distinction est pertinente car leur mode de dimensionnement diffère : le captage est surtout fonction de la densité des ouvrages drainants, le transport de leurs dimensions. Par ailleurs, suivant l'échelle à laquelle on se place, l'un ou l'autre des processus prédomine. A l'amont (parcelle), le processus de captage est déterminant. A l'opposé, plus on se déplace vers l'aval, plus le transport prend de l'importance. C'est ce qui a conduit à distinguer dans la langue française les termes drainage et assainissement agricoles, le premier, à l'échelle parcellaire, étant principalement du captage ; le second, à l'échelle d'un bassin-versant, étant dominé par le transport. 

L'engorgement des sols dons le contexte fronçais 

Dans le contexte pédologique français, les engorgements de sols prennent surtout la forme de nappes perchées temporaires. Ces nappes se forment sur des sols de versants et de plateaux, généralement peu épais ou présentant à une profondeur de l'ordre du mètre un horizon peu perméable (conductivité hydraulique de l'ordre du mm/j). Un exemple type qui représente au moins 60% des sols drainés français est celui des sols limoneux dont la pédologie est déterminée par le lessivage de particules argileuses. Cela conduit à une réduction des pores en profondeur qui, alliée à la réduction progressive avec la profondeur de l'enracinement, résulte en une diminution de la conductivité hydraulique importante dans de nombreux sols de plateau. Le second facteur explicatif de l'engorgement des sols est le climat. L'année peut être découpée en deux grandes périodes : de septembre-octobre à mars-avril, le bilan « P-ETP » est excédentaire (le surplus varie de 0,6 à 1,2 mm/jour), pendant le reste de l'année ce bilan est déficitaire. Tous les sols de versants et de plateaux ayant un drainage naturel insuffisant pour évacuer le surplus hivernal voient ce surplus constituer progressivement une nappe perchée. 

L'autre forme d'engorgement est celui constitué par les nappes dites « permanentes » qui se distinguent des précédentes par (i) leur présence quasi constante dans l'année (même si leur profondeur et leur extension peut varier considérablement), (ii) leur localisation spatiale dans les zones planes et (iii) leur mode d'alimentation qui ne se limite pas à l'apport local de précipitations. Ces nappes recouvrent les nappes phréatiques superficielles de plaines, des nappes d'accompagnement de rivières et fleuves, des nappes de zones humides. Leurs trois caractéristiques leur confèrent des rôles hydrologiques et d'épuration des eaux importantes : ces nappes sont en effet souvent en interaction avec les eaux superficielles. Elles sont donc à « manipuler » avec des précautions particulières. 

L'analyse du fonctionnement hydrologique des sols drainés révèle les périodes d'engorgement du premier mètre du sol (profondeur à laquelle sont posés les drains enterrés). La saisonalité hydrologique est très marquée (figure 3) : les réseaux de drainage ne fonctionnent plus dès le mois de mars-avril. Ils redémarrent progressivement en fin d'automne et ne fonctionnent de manière intense que pendant deux à trois mois d'hiver. Ce fonctionnement, observé également en sols de marais cultivés, s'explique par un rabattement de nappe important lié au prélèvement d'eau par les plantes qui démarre dès la fin mars. Il peut être important également de rappeler ici qu'un réseau de drainage ne peut fonctionner que si une nappe d'eau est présente dans le sol à une profondeur moindre que celle des drains enterrés. 

Quelle est l'extension des sols agricoles engorgés français? Les estimations faites suivant les critères d'hydromorphie des sols varient entre 6 et 10 millions d'hectares soit entre 20 et 30% de la superficie agricole française. Une estimation assez précise a pu être faite au cours de l'opération « Secteurs de Références Drainage » menée au cours des années 1980 [Ministère de l'Agriculture, ONIC, 1987] De nombreuses petites régions agricoles ont été alors cartographiées (Figure 4) avec précision. La fourchette basse est souvent retenue comme superficie des sols potentiellement à drainer, pour garantir une production agricole régulière et d'un niveau économique correct. Sur ces 6 millions d'hectares, 80 à 90% sont représentés par des sols de pente et de plateau marqués par des nappes perchées temporaires. 2,5 millions d'hectares sont aujourd'hui drainés par tuyaux enterrés. 

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Figure 3 : Fonctionnement hydrologique d'un réseau de drainage dans le contexte français : courbe de doubles cumuls pluie-débits type. A période de reconstitution des réserves du sol, B saison d'amorce du drainage, C saison de drainage intense, D, saison de drainage de printemps 

Figure 4 : Carte de l'hydromorphie en France (source INRA, d’après [Ministère de l'Agriculture, ONIC, 1987]) 

Transferts d'eau dans les sols avant et après drainage par tuyaux enterrés 

Pour bien comprendre les influences du drainage, il faut connaître les mécanismes d'écoulement de l'eau en conditions de quasi-saturation telles qu'on les rencontre en hiver. Une variable simple pour analyser ces mécanismes est la hauteur de la nappe, facilement mesurable et indicateur pertinent de l'état de saturation du sol. 

La nappe est par définition le lieu des points où la pression de l’eau est positive (soit supérieure ou égale à la pression atmosphérique). La loi de la capillarité indique que lorsque cette condition est vérifiée, tous les pores d’un milieu donné, quel que soit leur diamètre, peuvent être remplis d’eau. D’où l’assimilation fréquente des termes « nappe » et « milieu saturé » [Cemagref, 1990], La capillarité explique toutefois qu’un sol puisse être saturé sans que la pression de l’eau soit positive. 

Il existe souvent au dessus du toit de la nappe une frange d'épaisseur limitée où le milieu reste saturé, c'est ce qu’on appelle la frange capillaire. 

De manière générale, les sols se désaturent très peu en hiver En présence d'une nappe superficielle à une profondeur p la pression de l’eau sera en règle quasi-générale supérieure à -p dans la zone au dessus de la nappe. Dans la majeure partie des sols où la nappe se trouve dans le premier mètre du sol, la perte d'eau reste limitée à quelques pour-cent (qui correspondent pour l'essentiel à la porosité de drainage soit de 2 à 3% de teneur en eau volumique). Ainsi, les amplitudes maximales de variation du stock d'eau -dans la partie non saturée du sol- sont en hiver de l’ordre de 10 à 30 mm d'eau. Plus la nappe est proche de la surface, plus cette amplitude se réduit et plus la capacité de stockage d'eau diminue. 

Dans un sol à porosité de drainage égale à 2% une averse de 10 mm peut provoquer une remontée de nappe de 50 cm si le drainage naturel est déficient. 

Dans un sol à nappe superficielle, la profondeur de la nappe et la capacité de drainage (naturel ou artificiel) expliquent comment la pluie se répartit en infiltration et ruissellement. Si le sol n'est pas drainé par tuyaux enterrés, la nappe remonte rapidement à la surface du sol lors d'une averse, ce qui induit du ruissellement. Le ruissellement sera d'autant plus fréquent dans un sol à nappe superficielle non drainé que cette nappe y sera proche de la surface. Le ruissellement peut également être associé à des intensités de précipitations élevées et dépassant la capacité d'infiltration du sol. En hiver, sauf en présence de sols limoneux à croûte de battance, les intensités de précipitations sont plus faibles que la capacité d'infiltration des sols. Dans les bassins versants drainés, beaucoup de ruissellements hivernaux sont donc liés à des affleurements de nappe. 

Les mécanismes décrits ci-dessus sont bien connus à l'échelle de la parcelle. Nous avons vu cependant que ce point de vue n'est pas le seul possible. A la multiplicité des perceptions du drainage correspond une multiplicité de variables et paramètres à prendre en compte dans l'analyse des influences de cet aménagement aux différentes échelles considérées. Cette multiplicité de variables est illustrée ci-après pour ce qui concerne le milieu physique, le fonctionnement hydrologique, les objectifs hydrauliques et le contexte socioéconomique. 

• Milieu physique. A l'échelle parcellaire, le sol et le proche sous-sol ainsi que les formes d'excès d'eau sont les variables essentielles à considérer. A mesure que le point de vue s'élargit au bassin versant, les descripteurs pertinents incluent également la topographie, les tracés et sections des réseaux hydrauliques et des données plus synthétiques comme le taux de drainage, la densité ou l'état d'entretien du réseau d'assainissement. 

• Fonctionnement hydrologique. De l'amont vers l'aval, même si les débits évacués croissent, la tendance générale observée est une réduction des débits spécifiques. Le graphique suivant, sur lequel ont été portés des débits décennaux spécifiques (observés couramment dans le cas du drainage, ou donnés par les formules classiques sur les bassins versants), illustre cette la décroissance avec la superficie considérée. Ce laminage est dû pour l'essentiel aux temps de transferts et aux possibilités de stockage (transitoire ou non) disponibles au sein du bassin-versant. Le fonctionnement hydrologique n'est donc pas additif. L'analyse des influences d'un aménagement sur le régime des eaux devra tenir compte de ces effets sur le stockage et le transfert de l'eau aux différentes échelles. Les mécanismes et localisations correspondantes restent aujourd'hui du domaine de la recherche. 

Figure 5 : Variations selon l'échelle d'observation, des débits spécifiques des pics de débit de drainage ou de crues - Cas de débits instantanés de la Voulzie (77) estimés par deux lois hydrologiques classiques 

• Objectifs hydrauliques. A la parcelle, l'objectif est de favoriser le ressuyage. Au niveau du petit bassin versant, l'objectif devient de mieux se protéger contre les écoulements en excès ou conserver une réserve d'eau suffisante pour l'été. 

• Contexte socio-économique. Rendement et facilité d'exploitation à la parcelle, productivité et dynamisme pour une petite région. 

L'essentiel des connaissances résulte actuellement de l'observation de ces descripteurs pris isolément. La compréhension de l'influence d'une composante sur une autre reste très limitée, ou du domaine de la recherche. 

Il est avant tout important de conserver présent à l'esprit qu'en un point du territoire, l'échelle des phénomènes qui se produisent en ce point coexiste avec l'échelle des terres situées à l'amont du point, ainsi qu'avec celle des terres sur lesquelles elle exerce un influence. Les études d'impacts, documents d'incidence, ou projets d'aménagements devront donc étendre les points examinés dans ces deux directions. 

Les impacts potentieis du drainage et de l'assainissement agricoles 

Les aménagements hydro-agricoles ont des influences sur le milieu et en particulier sur le régime et la qualité des eaux. Ces influences ne deviennent toutefois des impacts que si les transformations sont perçues par des acteurs de la région ou du bassin-versant comme des dégradations. En ce qui concerne les aménagements hydro-agricoles, les dégradations perçues induisent deux types de conflits : 

(D des conflits « amont-aval » ayant trait principalement aux dégradations du régime et de la qualité des eaux ; typiquement, une zone urbanisée située à l'aval d'une zone rurale perçoit des changements dans la fréquence d'inondations ou dans la qualité de son eau potable ; 

(2) des conflits portant sur la vocation « économique » de la petite région et résultant de la perception d'une dégradation du milieu dans une zone agricole en cours d'intensification ; l'archétype de ce type de conflit est celui des grandes zones humides. 

Il en résulte que la notion d'impact sous-tend celles d'influence et de vulnérabilité du milieu et des acteurs. On retrouve là la distinction classique pour les risques naturels entre les deux notions d'aléa et de vulnérabilité. Dans les problèmes liés aux impacts, il importera donc de combiner des approches physiques à base de sciences dures et des approches plus socio-économiques permettant d'analyser la perception et les attentes des différents acteurs. Ces approches ayant été peu développées jusqu'ici, ce sont surtout les influences du drainage et de l'assainissement agricoles qui sont discutées ci-après. 

Deux aspects sont mis en exergue : d'une part la distinction importante à faire entre les aménagements hydro-agricole s de plateau et les aménagements hydro-agricoles de bas fonds et de zones humides ; d'autre part la grande difficulté à comprendre les effets d'échelle qui font que les influences locales parcellaires ne se combinent pas de manière simple à l'échelle d'un bassin-versant. 

Terres hydromorphes de plateau et zones humides de bas fonds 

Pour analyser les influences du drainage, il est important de différencier à la fois les deux types d'engorgements possibles (nappes perchées temporaires et permanentes) et les deux fonctions de drainage et d'assainissement agricole. En effet, les termes du bilan hydrique, l'importance de différents écoulements, les rôles hydrologique et écologique des deux types de zones sont très différents. Il en résulte que les impacts y seront différents quantitativement et qualitativement. De manière générale, les zones basses et planes à nappes permanentes ou semi-permanentes sont des zones qui ont un pouvoir tampon (ralentissement des écoulements, stockages temporaires) et un pouvoir épurateur importants (milieux réducteurs, végétation semi-naturelle avec une biodiversité plus importante que sur les versants et plateaux plus agricoles). 

Par ailleurs, pour juger des influences possibles d'un nouvel aménagement, il faut regarder d'où Ton part. Dans les conditions françaises les sols et les bassins-versants français ont fait l'objet de nombreux aménagements hydroagricoles au cours de leur histoire. De nombreux réseaux de drainage enterrés ont par exemple été installés à la fin du XIXeme siècle ; la plupart des marais ont été aménagés par des systèmes de drainage par fossés. Les impacts d'un drainage enterré sur un terrain limoneux de plateau déjà mis en culture seront très différents de ceux d'un drainage enterré d'une zone de bas fond non drainée et en prairie peu intensifiée. 

Impacts en situation « de plateau » (nappe perchée temporaire) 

En position de plateau, le degré d'intensification agricole consécutif au drainage est souvent assez peu marqué sauf dans des petites régions agricoles défavorisées pour lesquelles les programmes de drainage permettent un rééquilibrage par rapport aux régions voisines. 

A Téchelle de la parcelle, le drainage augmente la capacité d'infiltration et réduit le ruissellement, ce qui a comme effets d'augmenter les risques de transport d'éléments solubles et de réduire les risques de transport d'éléments peu solubles associés à des particules [Lesaffre et al., 1991, Arlot, 1995]. D'un coté, les risques d'entraînement de nitrates vers les eaux superficielles augmentent, de l'autre les phénomènes d'érosion, de transport de produits phyto-sanitaires, de phosphore diminuent (Figure 6). Comme cela a été également démontré, les 

Figure 6 : Effets du drainage et de l'assainissement agricoles sur les mécanismes d'écoulement et de transport de matière. Effets valables principalement en position de plateau et pour un degré d'intensification des pratiques agricoles réduit. 

conséquences en matière de transport de nitrates doivent être pondérées par le fait quele drainage permet également une meilleure valorisation de l'azote du sol par les cultures. 

A l'échelle de la parcelle, les effets du drainage (panneaux de drains et collecteurs enterrés) lors des pics de crue sont maintenant bien connus à partir de résultats expérimentaux nombreux. Ces connaissances sont illustrées à travers les résultats bien représentatifs du site expérimental de la Jaillière (Maine-et-Loire), présentés ci-après. 

Sur le site expérimental de La Jaillière situé dans le Maine et Loire, les travaux menés depuis près de 10 ans par le Cemagref et l'ITCF conduisent à une meilleure connaissance des modifications amenées par le drainage souterrain à l'échelle de la parcelle agricole. Le site est installé sur des formations limoneuses développées sur altérités de schiste. Les sols y sont soumis à un excès d'eau hivernal lié à la présence d'une nappe perchée pendant les trois mois d’hiver 

Les principaux résultats obtenus sur ce site ont trait à l’importance et à la répartition des débits et des lames d'eau évacuées par le drainage et par le ruissellement de surface en parcelles drainées et non drainées. Ces résultats ne sont valides que pendant la période hivernale (décembre à mars), seule période où les réseaux de drainage fonctionnent. Le drainage souterrain réduit considérablement les ruissellements de surface et augmente corrélativement l'infiltration de l’eau de pluie. Schématiquement, lorsqu'un horizon imperméable conduit à la formation d'une nappe perchée, la quasi-totalité de la pluie nette (bilan «précipitations-évapotranspiration») ruisselle à la surface du sol. En présence de drainage souterrain seuls 5 à 10% de cette pluie nette ruissellent. 

Les lames d’eau totales évacuées sont quant à elles égales ou légèrement supérieures dans les parcelles drainées. Ce résultat est toutefois à prendre avec précaution car les «pièges à ruissellement» installés ne captent pas entièrement les débits les plus élevés. En ce qui concerne les débits, les pics de ruissellement en parcelle non drainée sont sensiblement supérieurs aux pics de débits cumulés «drainage + ruissellement» en parcelle drainée. Une part plus importante de l'eau est évacuée par des débits élevés (supérieurs à I l/s/ha) dans la parcelle non drainée que dans la parcelle non drainée. 

Les courbes des fréquences et volumes cumulés de dépassement de débits seuils (ci-dessus, la parcelle I n'est pas drainée, les parcelles 3 et 6 le sont) montrent que la répartition entre drainage et ruissellement varie selon l'intensité des épisodes. L'inversion de tendance se produit à partir d'une valeur charnière, ici de l'ordre de 0,5 l/s/ha. On voit ainsi que pour les seuils les plus élevés, la présence de drainage réduit globalement les volumes exportés. 

En ce qui concerne l'effet sur le régime des eaux, quatre paramètres doivent être distingués : (1) le volume restitué en aval des parcelle par le drainage et le ruissellement, (2) le débit de pointe total (drainage + ruissellement), (3) le temps de montée lors des pics de crue, et (4) la durée caractéristique des crues. 

Comme le montre l'exemple de La Jaillère (encadré ci-dessus), les effets du drainage d'une parcelle dépendent de l'intensité des pluies qu'elle reçoit. Pour les infiltrations de faible débit, le drainage augmente les volumes restitués, ainsi que les débits de pointe. La montée des crues se trouve retardée par l'accroissement du volume d'infiltration disponible au niveau du sol. 

Lorsque les précipitations deviennent plus intenses, le drainage de la parcelle induit à l'inverse une réduction des débits de pointe, et le ruissellement reprend une part importante des exportations, jusqu'à se généraliser pour les pluies rares, de par une limitation de la capacité d'évacuation du réseau de drains. 

On observe expérimentalement une limitation des débits de pointe due à une capacité de transfert du réseau de drains limitée. Les résultats suivants, obtenus sur la parcelle expérimentale d'ARROU (Eure-et-Loir), indiquent une capacité limite à 31/s/ha environ. Dans cette situation extrême, la nappe très proche de la surface sur l'ensemble de l'interdrain induit un fort ruissellement, alors peu influencé par la présence du drainage. 

Figure 7 : Fonction de répartition expérimentale des débits instantanés maximaux, parcelle expérimentale d'ARROU (28) - [Lesaffre, 1988] 

A l'échelle du bassin versant, l'assainissement agricole, destiné à l'évacuation des eaux issues des parcelles drainées, agit tout autrement sur le régime des eaux, en raison de son rôle de transport prédominant. Les fossés d'assainissement sont fréquemment surdimensionnés après drainage, en raison de la profondeur des collecteurs de drainage, de l'ordre de 1 mètre. L'effet est a priori aggravant pour le transport de l'eau, car la capacité de stockage accrue n'est pas valorisée dans ce cas. 

Ainsi, le surdimensionnement des réseaux d'assainissement agricole contrebalance les effets modérateurs du drainage sur les crues, et conduit même souvent à une aggravation de ces dernières. 

Le bassin versant expérimental de Ronchères est situé dans l'Yonne près de St Fargeau sur des sols limoneux développés sur une assise d'argile à silex. Ce type de formation est représentatif de la majorité des drainages par tuyaux enterrés réalisés en France. Il a été équipé au début des années 1990 afin de suivre les évolutions de son fonctionnement suite à la mise en place de réseaux de drainage enterrés. Sur 740 ha en pente douce (I à 2%), le bassin comporte 300 ha de bois à l'amont du bassin, 180 ha de prairies situées principalement à l'aval et 260 ha de cultures, majoritairement des céréales. 50 ha de terrains en culture ont été drainés en fin d'année 1983. Des données de débits de l'ensemble du bassin versant et d’un sous-bassin situé à l'amont non touché par le drainage souterrain sont disponibles pour la période 1982-1985. 

Si l'on examine l'évolution du fonctionnement hydrologique de l'ensemble du bassin versant, on peut conclure [Gazull, 1987 ; Dantas de Aquino, 1992] qu’après drainage souterrain les débits de crue et les écoulements annuels du bassin versant diminuent et les conditions d'étiage sont inchangées. Le sous-bassin témoin non drainé situé à l'amont présente toutefois les mêmes évolutions au cours de la période de suivi si bien que les auteurs concluent à l'impossibilité de détection d’un changement significatif de fonctionnement à la suite du drainage. 

Le drainage souterrain d'une proportion de l'ordre de 10% du bassin-versant n’a donc pas modifié son fonctionnement hydrologique de manière sensible. D'un point de vue méthodologique, s’il est exceptionnel de disposer d'un bassin-versant témoin, l’étude réalisée sur le bassin-versant de Ronchères montre combien les interprétations peuvent être erronées en l'absence de ce témoin. L’explication tient à la variabilité interannuelle du fonctionnement hydrologique des bassins-versants, liée bien sûr à celle du climat. 

Une fréquence caractéristique liée aux contraintes de dimensionnement exposées ci-dessus est induite par le dimensionnement (sans débordement) du réseau d'assainissement agricole. Ce dernier est dit «surcalibré» lorsque cette fréquence correspond à des crues beaucoup plus rares que celle pour laquelle le drainage est dimensionné, et «à capacité limitée» dans le cas contraire. 

Dans le cas d'un réseau surdimensionné, on observera une tendance à l'augmentation des débits de pointe, qu'il s'agisse de crues faibles ou de crues d'intensité moyenne. Un réseau à capacité limitée contribuera quant à lui à une réduction des pics de débits lors des épisodes d'intensité moyenne. 

Comme pour le drainage, lorsque le ruissellement se généralise, l'assainissement agricole n'a plus aucune influence sensible sur l'hydrologie. 

En résumé, un réseau à capacité limitée préserve les effets modérateurs du drainage sur les crues, alors qu'un réseau surcalibré les annihile, et aggrave même le plus souvent la situation. 

Impacts en situation de « bas-fond » (nappe d'accompagnement de rivière ou nappe permanente) 

Les impacts d'aménagements hydro-agricoles en situation de bas fond sont potentiellement très différents pour les raisons suivantes : (i) la pente y est faible et les capacités de stockage d'eau y sont plus importantes qu'en situation de plateau, (ii) leur position aval dans le bassin-versant, associée à des capacités potentielles d'épuration, en font des zones privilégiées et (iii) lorsqu'ils sont humides, ils ont été souvent écartés de l'intensification agricole. Tout aménagement devra donc examiner avec beaucoup d'attention les impacts possibles sur le stockage d'eau et sur les capacités épuratoires de ces milieux. 

Effets du drainage en zone de marais (source F. Giraud, 1992) 

L’étude réalisée dans le marais de Moëze avait pour objectif d’évaluer l’impact du drainage souterrain sur le fonctionnement hydrologique d’un marais, des points de vue quantitatif (volumes drainés, débits maximaux...) et qualitatif (nitrates, phosphates, MES). Seules les conclusions relatives aux premiers aspects sont repris ici. 

Les fonctionnements hydrologique et hydraulique d’un marais en contact avec l’océan sont extraordinairement complexes en raison de la multitude d’ouvrages hydrauliques mis en oeuvre : canaux, fossés, pompes, vannes de régulation. Cette complexité a demandé que soient utilisées des techniques de modélisation sophistiquées qui ont fourni les résultats ci-après. 

Le marais fonctionne comme un énorme bassin de laminage des débits : une augmentation de 50% des débits à l’entrée ne conduit qu’à une augmentation de 10% des volumes restitués en sortie! Les simulations montrent que ce pouvoir est dû pour l’essentiel au réseau très dense de fossés d’assainissement (470 km de fossés pour 2500 ha) qui stockent et évaporent une part importante de l’eau. 

Les réseaux de drainage souterrain sont constitués d’îlots de 50 à 300 hectares isolés hydrauliquement du reste du réseau dans lequel les eaux drainées sont évacuées par des pompes. La construction des îlots de drainage souterrain s'accompagne donc d'une réduction du linéaire de fossés actifs pour le laminage et d'une réduction du volume pouvant être stocké dans les fossés. Cependant cette réduction des volumes stockés ne se transforme pas en volumes évacués à l'aval du marais de manière simple a cause des multiples interactions entre les structures hydrauliques du système. 

Figure 8 : Variation des débits maximaux et des volumes d'eau exportés à l'exutoire du Marais de Moëze en fonction du taux de drainage du marais d'après Giraud [1992] 

Lorsque sont combinées les influences du drainage souterrain et de la réduction du linéaire de fossés, les simulations prédisent des augmentations des débits moyens évacués par le système et des volumes d'eau correspondants. Les augmentations sont nettes (+ I 3%) pour une proportion de 25% du marais drainé ; puis les débits moyens et volumes drainés restent quasi stables lorsque le pourcentage des superficies drainées passe de 25 à 60% ; au delà de 60% on assiste à une nouvelle augmentation (Figure 8). Les débits maximaux semblent par contre peu influencés par le drainage. 

Les différents résultats obtenus sur les zones humides drainées vont dans le sens des prédictions faites par les experts hydrologues. Le drainage a bien tendance à réduire les capacités de laminage des crues des zones humides mais ces capacités ne varient pas proportionnellement aux taux de drainage. Ils montrent également que le réseau de fossés d'assainissement joue un rôle extrêmement important pour le bon fonctionnement du système. Ce réseau doit être préservé pour que soient préservées les capacités de laminage des zones humides. 

ACTIVITÉS RURALES ET INONDATIONS : CONNAISSANCES ET BONNES PRATIQUES 3-19 

Les mesures possibles, prévenir ou guérir, 

Nous avons vu que la détermination des impacts du drainage et de l'assainissement agricoles se heurte à de nombreuses difficultés. Celles-ci ne doivent cependant pas gêner l'action en faveur des bonnes pratiques d'aménagement, en complément de toutes les actions envisageables au niveau de la parcelle agricole (chapitre précédent). Ceci est également vrai lorsque l'aménagement n'est pas du seul ressort de la profession agricole. En effet, le fonctionnement de l'assainissement agricole est lié à de multiples facteurs extérieurs (voirie, aménagement du parcellaire, urbanisation). On favorisera donc pour le plus grand nombre d'interventions le principe de précaution au sens d'une action préventive et non d'une attente excessive. Les choix d'aménagements à ce niveau dans le bassin versant permettent en effet dès maintenant certaines garanties de préservation du régime et de la qualité des eaux. 

Les bonnes pratiques d'aménagement, dés lors qu'elles sont effectivement mises en oeuvre, peuvent être soit des mesures de compensation, soit des mesures de prévention. Leur objectif dans le premier cas est d'apporter, en accompagnement d'un aménagement dont l'impact est connu, un effet opposé susceptible de réduire les nuisances. Dans le cas d'une stratégie de prévention, les effets des bonnes pratiques ne sont plus liés aux impacts du drainage ou de l'assainissement agricoles, seule la garantie de protection contre des nuisances données est recherché. 

Lorsqu'un aménagement est projeté, qu'il s'agisse de drainage, d'assainissement agricole, ou de travaux en lien avec les équipements hydro-agricoles en place, on pourra se poser trois questions fondamentales : 

1 Faut il viser par l'aménagement une compensation stricte de l'impact (rétablir la situation antérieure à l'équipement hydro-agricole, ce qui est difficile à quantifier), ou une garantie sur des effets plus globaux (maîtrise des écoulements, qui peut contribuer à une amélioration de la situation) ? 

Dans un but de simple compensation, les ouvrages doivent réduire au mieux, voire annuler, les impacts négatifs de l'opération globale (influence de la restructuration parcellaire sur les écoulements à l'aval d'un réseau de fossés lors d'un aménagement foncier par exemple). 

Si l'on considère que les ouvrages font intégralement partie d'une opération d'ensemble, ils pourront contribuer à une amélioration du régime ou de la qualité des eaux, plus forte que la stricte compensation évoquée précédemment. 

2 Les solutions mises en oeuvre sont elle implantées au lieu d'intervention qui convient le mieux ? Il s'agit en effet de bien s'attaquer dès l'amont à la source des problèmes et non de rechercher une protection là où ceux-ci se manifestent. 

Les objectifs des ouvrages pourront en particulier concerner parfois des problèmes distants du point d'implantation, en dehors du domaine où les effets peuvent être quantifiés. 

3 L'aménagement envisagé répond il autant en termes de qualité que de quantité (ces deux aspects devant rester intimement liés) ? 

Pour alimenter la réflexion autour de ces trois questions et orienter le choix de solutions, l'aménageur doit avoir identifié des paramètres hydrauliques et qualitatifs pertinents (le débit, qui quantifie une forme déjà concentrée de l'écoulement, n'est pas nécessairement la seule grandeur à analyser) : volume de rétention, lieu, fréquence et durée de submersion ou de stockage, débit maximal ou minimal à évacuer, nature et flux de polluants, capacité d'autoépuration. Il doit en outre disposer dans toute la mesure du possible d'outils adaptés à l'analyse de ces paramètres. A défaut, des règles de précaution et des lignes directrices, dont on sait qu'elles agissent dans le bon sens, seront adoptées. 

Les propositions qui suivent apportent un certain nombre de réponses. En complément, il sera utile de voir dans la partie relative aux aménagements de rivière comment traiter plus à l'aval les questions de risque. Il s'agit pour l'instant de quantifier les précautions à adopter en amont du bassin versant. 

Les choix à adopter pour ce type d'aménagements seront détaillés plus précisément sur le plan technique et opérationnel dans le guide technique qui fera suite à ce manuel. 

Exemples d'actions : prévenir et/ou compenser 

Le premier principe directeur de l'aménagement d'un bassin versant rural est que celui-ci doit jouer pleinement et dès l'amont un rôle de laminage des crues et de rétention de l'eau, analogue à celui que l'on recherche couramment en aménagement de rivière (voir le chapitre 4). Il faut savoir que ce laminage résulte de manière naturelle d'un changement d'échelle, indépendamment de tout aménagement du bassin versant. En outre, la tolérance des terres cultivées vis-à-vis des excès d'eau périodiques est plus élevée qu'en zone sensible ou le long d'un écoulement concentré (rivière aux crues longues et étendues en superficie). 

Différents procédés peuvent être mis en oeuvre pour compenser ou accompagner à titre de prévention les effets supposés de l'implantation du drainage. Ces procédés peuvent contribuer à l'amélioration du régime des eaux à travers 

quatre modes de fonctionnement différents : exploiter la lenteur de la circulation souterraine des eaux, ralentir les écoulements en amont de tout réseau hydrographique sous forme concentrée, participer au ralentissement dynamique en intégrant des zones de rétention temporaire de l'eau réparties sur l'ensemble du cheminement de l'eau, ou exploiter de manière localisée un volume unique de stockage temporaire. Il est clair toutefois que ces différents modes de fonctionnement, partagés pour des raisons de clarté, peuvent coexister de manière complémentaire pour un même ouvrage ou aménagement. 

Le tableau suivant résume ces différents procédés. On y trouvera les dispositions préventives et les mesures généralement strictement compensatoires ou curatives. 

Exploitation de la circulation des eaux en milieu poreux 

Préservation et restauration de zones humides 

Rétention en amont des réseaux hydrographiques 

Travail du sol et choix des pratiques culturales raisonnés 

Dimensionnement raisonné des fossés et des ouvrages de franchissement 

Retenues en travers d'un cours d'eau 

Retenues en parallèle à un cours d'eau 

Tableau 1 : actions possibles en réponse aux problèmes d'impact du drainage et de l'assainissement agricoles, mesures préventives et curatives 

Le ralentissement dynamique consiste en une pratique d'aménagement et de dimensionnement qui multiplie au long du cheminement de l'eau les capacités de stockage, en exploitant notamment celle du lit majeur des fossés. Plus aisée à mettre en oeuvre en aménagement de rivière, elle peut s'appliquer sur de petits bassins versants ruraux. Elle doit alors être non seulement une pratique pour les bénéficiaires du drainage et de l'assainissement, mais aussi pour les aménageurs amenés à modifier le réseau d'émissaires, à l'occasion d'aménagements fonciers, de travaux de voirie, de travaux d'entretien des fossés,... 

Il est important à chaque fois que des aménagements spécifiques sont mis en oeuvre, de favoriser au maximum les dispositions prises au plus près de la parcelle ou de l'amont du bassin versant, et de rechercher une diversité des interventions, en renforçant la solidarité amont-aval. 

Enfin on ne perdra pas de vue l'idée que si les aménagements concernent avant tout les propriétaires des terres concernées par l'implantation ou la gestion de l'ouvrage, les activités induites sont du ressort des utilisateurs de l'espace, et en premier lieu les exploitants agricoles lorsque les terres sont cultivées. On retrouve là la notion importante d'impact potentiel, en ce sens qu'une intervention sur les écoulements des eaux peut présenter naturellement un impact direct, mais les modifications induites par le comportement des utilisateurs du sol constituent également un ensemble d'influences potentielles, qui visent des acteurs aux statuts bien différents de celui de propriétaire. 

Des indications concrètes sur les différentes solutions possibles sont données dans les paragraphes qui suivent. 

Exploitation de la circulation des eaux dans les milieux poreux 

Limitation des capacités des réseaux de drainage, drainage contrôlé 

Le drainage contrôlé permet, en maintenant artificiellement à certaines périodes de la saison de drainage la nappe superficielle à un niveau élevé, de moduler sur les parcelles de faible pente la capacité drainante du réseau pour limiter les exportations en volume et en composés dissous. Il est recommandé pour le drainage des zones de bas-fonds ou les excès d'eau permanents. Il concerne dans ce cas essentiellement les aménagements anciens, et non de nouveaux projets. 

Deux modes opératoires sont possibles : relevage à une cote donnée du dé-bouché de chaque collecteur par un tube coudé (Figure 9 gauche), ou maintien d'un niveau d'eau élevé dans les émissaires en équipant ceux-ci de vannes ou batardeaux réglables (Figure 9 droite). Dans le premier cas, c'est la cote de l'extrémité du coude qui fixe pour la parcelle concernée la hauteur de nappe souhaitée. Dans le deuxième cas, tous les collecteurs débouchant dans le fossé contrôlé sont soumis à une même charge imposée, fixée par le barrage dans le fossé. 

Figure 9 : Schéma de fonctionnement du drainage contrôlé par relevage du débouché des collecteurs ou mise en place de batardeaux dans les émissaires 

La gestion du drainage contrôlé, encore expérimentale en France, mais largement répandue aux Etats-Unis, permet une réduction des volumes drainés par supplément d'infiltration (nappe plus haute), et une réduction des exportations d'azote et de phosphore. 

Des références américaines font notamment état d'une infiltration moyenne supplémentaire de 30 % en volume. Ce résultat dépend d'une gestion adaptée aux contraintes des cultures et du travail des parcelles. Un tel taux n'est pas négligeable, sous réserve que la gestion soit homogène à l'échelle du secteur drainé. 

La limitation de la vitesse de l'écoulement dans les drains ou dans les fossés est susceptible toutefois d'occasionner des risques de dépôts et de colmatage. Ce dispositif demande donc des précautions en termes de souplesse de la gestion, et de suivi de l'évolution du système drainant. 

La contrepartie du drainage contrôlé est une baisse de rendement des cultures, à minimiser par une gestion adaptée des niveaux d'eau. Là encore peu de références sont disponibles en France, alors que des données américaines existent dans ce domaine. 

Les petites zones humides de bas-fonds peuvent jouer un rôle tampon bénéfique dans le processus de transfert des crues, et dans le maintien sur les bassins versants de réserve d'eau durables à l'échelle de l'année. Elles sont le siège d'échanges importants entre le sol de leurs berges, et les fossé qui les traversent. Ces échanges, caractérisés par des temps de transferts réduits, et des stockages importants, conduisent également à une modification sensible des caractéristiques chimiques de l'eau qui y transite. 

Leur maintien ou leur réhabilitation sont une solution possible aux problèmes de gestion des écoulements. Pour cela, il faut éviter l'abaissement de la ligne d'eau au passage de ces zones, ne pas y pratiquer de drainage. 

On pourra favoriser le cas échéant la répartition des eaux sur les zones en question. 

Implantés sous la forme de bassins ou de réseaux, ils visent à améliorer la qualité des eaux, en favorisant leur épuration par le sol. L'aménagement doit alors combiner une fonction de rétention de l'eau, par épandage de l'eau sur une grande superficie, ou par stockage en amont d'une digue. 

L'infiltration naturelle peut être insuffisante pour accepter les débits apportés par l'amont de l'aménagement. Il peut dans ce cas être envisagé un renforcement des capacités d'infiltration par drainage de la zone de rétention. L'écoulement en sortie reste alors de nature concentrée (collecteur de drainage), mais la filtration par le sol a joué un rôle épurateur vis-à-vis des eaux évacuées. 

Rétention en amont des réseaux hydrographiques 

Il s'agit alors de préserver les haies et talus qui divisent le parcellaire, ou de mettre en place des diguettes en plein champs. Le second chapitre de ce manuel introduit ce mode d'intervention. 

Si la mise en place d'un réseau de fossés sur des terres initialement non ou peu assainies crée une grande capacité de transfert, son dimensionnement, ses ramifications ou courbures éventuelles, les obstacles qu'il peut présenter, le rendent compatible avec un rôle de modération des crues. Par ailleurs, la structure du réseau d'assainissement peut atténuer l'effet d'une éventuelle concomitance d'apports de crue en les décalant dans le temps. 

Le débit de projet de l'assainissement agricole devra en général être dimensionné sur la base du débit moyen journalier de fréquence annuelle, dans les secteurs ne présentant pas de vulnérabilité particulière à la submersion temporaire. 

La connexion entre un fossé et son exutoire peut être rompue volontairement en vue d'un laminage des pics de débit ou d'une meilleure épuration des eaux véhiculées. Les apports sont alors répartis sur une zone d'épandage des eaux, qui peut être un fond de vallon maintenu hydromorphe. L'existence de cette zone d'épandage implique une maîtrise foncière des parcelles concernées, qui se trouveront porteuses d'une servitude conséquente. 

Les Bonnes Pratiques de Dimensionnement de l’Assainissement Agricole 

Les milliers de kilomètres de fossés que comptent de nombreuses régions témoignent de l’importance traditionnelle de l’assainissement agricole dans les campagnes françaises. Cet aménagement, qui n’était pas limité aux seules terres agricoles mais s’étendait fréquemment aux forêts, est actuellement dans un état de dégradation avancé, l’entretien de ce réseau patiemment tissé de génération en génération ne se justifiant plus d’un point de vue économique. 

Pour concilier contraintes et objectifs économiques tout en réduisant les modifications non souhaitables du fonctionnement hydrologique des bassins-versants, la conception de l’assainissement agricole doit donc être raisonné de manière rigoureuse et ce, en tenant compte des éléments suivants [Cemagref, 1983] : 

I.Les terres agricoles peuvent supporter une submersion de durée limitée ; l’objectif à rechercher n’est donc pas de supprimer toute submersion. 

2 Le souci de réduire les pointes de crue doit conduire à utiliser toutes les possibilités de stockage transitoire et à dimensionner aussi souvent que possible les ouvrages de franchissement comme outils de laminage. Les approfondissements de fossés liés aux collecteurs des réseaux de drains souterrains doivent autant que possible se limiter à la zone avale proche des bouches de décharges. 

3. Le coût de l'assainissement agricole est fonction des débits à évacuer ; plus le risque de submersion contre lequel on cherche à se prémunir est grand plus les débits à évacuer sont importants. Dimensionner les ouvrages pour qu’ils participent au laminage conduit donc à réduire les coûts de l'aménagement 

4. Compte tenu des éléments précédents et de l'expérience acquise, le débit de projet de l'assainissement agricole doit être dimensionné sur la base du débit moyen journalier de fréquence annuelle (dépassé en moyenne une fois par an). Ce débit pourra être dépassé lorsque les réseaux d'assainissement auront à franchir des zones bâties ou des routes. Suivant les risques tolérables, des débits compris entre le débit moyen journalier annuel et le débit de pointe de fréquence décennale seront retenus. 

Le terrassement de risbermes, ou la limitation de la profondeur de fossés d'assainissement est susceptible de contribuer à un maintien en hauteur de la nappe drainée par le fossé, et de modérer les crues transitant par le fossé en accroissant sa capacité de rétention. Le bénéfice est ainsi double : laminage des crues en hiver, et maintien de réserves souterraine favorisé en été. 

Le fossé aménagé présente une section composite, combinant une partie haute de grande largeur (De 5 à 10 mètres sur une hauteur d'environ 0,5 mètres), et une partie profonde plus étroite (De l'ordre de 0,5 à 1 mètre, pour une profondeur d'environ 1 mètre). Une modélisation de ce dispositif, réalisée aux Pays-Bas, a montré la capacité du fossé à maintenir un niveau plus élevé de la nappe en basses eaux, tout en limitant la surélévation de la nappe pendant les périodes de drainage, préservant ainsi le bénéfice de ce dernier pour l'agriculture. 

Un ensemble d'ouvrages pouvant constituer des freins à l'écoulement dans un fossé (buses, franchissements de voirie, rétrécissements, seuils hydrauliques ...) peuvent contribuer, lorsque leurs effets n'apportent pas de nuisance 

excessives aux parcelles riveraines, au ralentissement des crues dans le réseau de surface. Le dimensionnement de ces obstacles à l'écoulement devra être dicté par des considérations de capacité du lit majeur à tolérer des crues (période de retour d'une année par exemple en parcelles agricoles) plutôt que par des considérations excessivement sécuritaires (Durées de retour de 10 ans pour un remblais de chemin rural). L'acceptation de telles mesures demande en général une compensation des exploitants devant supporter le servitude de submersion. Les enjeux devront être suffisamment clairement exposés pour faciliter ce type d'intervention. 

Ces ouvrages se positionnent au niveau des ruptures de pente naturelle ou artificielles le long des fossés d'assainissement ou des écoulements concentrés (bordure de talus ou bande enherbée par exemple). 

Ils permettent d'éviter un creusement excessif des émissaires, et de dissiper l'énergie des écoulements de crue. Pour cela, une protection particulière du lit par des gabions ou des pieux est nécessaire. 

D'un coût réduit s'ils sont implantés sur les parties amont des réseaux, l'intérêt de ces seuils réside dans une combinaison avec d'autres dispositif de modération des écoulements. De tels équipements ont un caractère préventif. 

Les connaissances sont les plus poussées pour ce type d'ouvrages. Il s'agit en effet de la mesure compensatoire la plus courante en matière d'assainissement agricole ou de création d'émissaires en milieu rural. 

De nombreuses expériences menées dans les départements concernés par des problèmes de crue, ou encore d'érosion, peuvent être exploitées. 

On retiendra que des retenues temporaires peuvent être créées en travers du réseau hydrographique, ou en parallèle à celui-ci lorsque c'est possible. On constate en général une meilleure utilisation de l'espace lorsque la retenue est disposée en travers, mais l'implantation en est rendue plus difficile. 

Conclusion : dons quel cadre intervenir ? 

Pour voir comment mettre en pratique ces lignes directrices et engager des solutions, les démarches d'aménagement qui influent sur le fonctionnement de l'assainissement agricole, peuvent être classées en trois catégories. 

La première forme d'intervention se caractérise par une démarche curative, débutant par le constat d'un problème, et se poursuivant jusqu'à l'élimination des effets néfastes (voir schéma figure 10). 

Dans ce cas, le problème est en général constaté ou reconnu par tous, mais les parts de responsabilité du drainage et de l'assainissement agricoles ne sont pas nécessairement bien évaluées. La cause peut être ailleurs, mais mal connue des victimes des nuisances : par exemple si les conditions météorologiques sont exceptionnelles, ou en cas de modification de la vulnérabilité des zones sinistrées, de concours de circonstances. En milieu rural et sur les petits bassins versants, aménagés pour le drainage et l'assainissement agricoles, les acteurs de terrain manquent clairement d'outils de diagnostic pour évaluer cette responsabilité à l'échelle des petits bassins versants. 

Pour les bassins de taille plus importante, des méthodes de diagnostic sont désormais applicables, comme par exemple la méthode inondabilité, du Cemagref. Il s'agit dans ce type de méthode, de croiser la vulnérabilité des diverses activités exposées aux crues, et l'aléa que constituent ces dernières, en termes d'extension dans l'espace, de période de retour, et de durée (voir le chapitre suivant). 

Lorsque l'ampleur des sinistres excède l'échelle communale et concerne toute une région agricole, ou un département, on voit apparaître des actions de recherche ou des projets pilotes pour pallier la difficulté de diagnostic. 

A partir du moment où une solution doit être choisie, l'énoncé d'objectifs consensuels est souvent plus difficile que le constat de la nuisance. Ces objectifs sont en général établis en même temps que le choix et la conception d'un équipement particulier, et lui sont très directement liés. On fixe par exemple un débit ou une fréquence seuil qui délimiteront les possibilités de l'ouvrage : capacité de transit, fréquence de défaillance, cote de sécurité. Il est à noter que la limite fixée se rapporte plus souvent aux caractéristiques de l'ouvrage lui-même qu'à son rôle hydraulique vis-à-vis de l'amont ou de l'aval. 

- Inondations de terres agricoles ou de zones habitées, 

- Recherche d'objectifs : éliminer les effets néfastes, 

- Conception : appel à l'expérience 

Insertion d'un projet de drainage ou d'assainissement 

dans un processus d'évaluation de l'impact (exigences réglementaires) 

- Franchissement ou non de seuils d’autorisation 

- Document d'incidence au titre de la loi sur l'eau ( ou d'autres textes) 

- Adaptation du projet en fonction de ses effets 

Insertion d'un projet de drainage ou d'assainissement dans un contexte plus global et intégré 

- Aménagement de grand bassin versant 

- Etude globale de l’incidence du projet sur le régime et la qualité des eaux 

- Mise en oeuvre du volet hydro-agicole ! 

Figure 10 : Modes d'action de protection contre les impacts du drainage et de l’assainissement agricoles 

Ce rôle reste implicitement d'éliminer les effets néfastes dans la limite de résistance de l'ouvrage. Pour ce type d'objectif, le seuil le plus fréquemment utilisé est le débit décennal, pour lequel de multiples méthodes d'évaluation sont à la disposition de l'aménageur. 

On voit que dans ce type de démarche, les objectifs et la conception d'un ouvrage spécifique sont intimement liés. On prend alors le risque : (1) de laisser la porte ouverte à d'autres problèmes et (2) de créer artificiellement une nouvelle source de nuisances. Adopter cette méthode ne doit pas être encouragé. Dans les deux modes d'intervention qui suivent, conception et objectifs de l'aménagement sont au contraire ouverts vers son environnement. On peut voir, lorsque l'on fait l'analyse d'expériences locales, l'intérêt de cette ouverture. 

Le deuxième type de démarche est dicté par les exigences réglementaires, au travers des procédures de déclaration ou d'autorisation au titre de lois pour la protection de l'environnement (voir figure 10). Cette intervention se déroule alors selon un cheminement axé sur les conséquences de l'aménagement, mais n'a lieu que pour certains travaux, en fonction de seuils fixés par les textes, le texte majeur étant la loi sur l'eau du 3 janvier 1992. 

Les dossiers d'autorisation pour des réseaux de drainage sont une nouveauté, et la difficulté majeure pour les faire progresser réside dans l'évaluation de l'incidence. Cette difficulté est quelquefois contournée par des jeux sur les seuils d'application de la réglementation, ou plus souvent par une notice qui reste muette sur les conséquences spécifiques de l'aménagement sur l'environnement. Seuls les effets généraux sur l'environnement sont en général rappelés. 

La démarche est encore différente, et entre dans une troisième catégorie à l'occasion d'opérations d'aménagement touchant un territoire plus vaste que les parcelles drainées et le réseau qui les relie à l'exutoire. Il peut s'agir d'opérations d'aménagement foncier, de projets collectifs étendus d'assainissement des terres agricoles, ou encore de l'implantation de grandes infrastructures. La création de périmètres de protection d'une ressource en eau pour l'alimentation humaine rentre également dans ce cadre. 

Cette troisième démarche est caractérisée par un schéma global et intégré d'intervention, dans lequel les équipements hydro-agricoles ne constituent qu'un volet. Elle est en étroite relation avec la précédente, puisqu'une procédure réglementaire peut être nécessaire pour le projet global, ou pour un de ses volets. On y retrouve donc toutes les difficultés vue précédemment, auxquelles s'ajoute la complexité apportée par la conjugaison des influences des différentes actions comprises dans le projet. 

En contrepartie, les conditions de réalisation des ouvrages de compensation peuvent être rendues plus aisées, en termes de conception, comme en termes de financement. 

Les schémas d'aménagement et de gestion des eaux (SAGE) concernent plus particulièrement ce cadre d'intervention, dans la mesure où ils constituent en eux-mêmes des schémas d'action. Ils ne peuvent toutefois pas être rattachés à un projet particulier. 

Le drainage et la loi sur l’eau 

En application de la loi 93-2 du 3 janvier 1992, deux décrets ont été publiés introduisant de nouvelles démarches à accomplir avant de drainer en fonction de l’importance des travaux à réaliser : décret n° 93 742 du 29 mars relatif aux procédures d’autorisation et de déclaration prévues par l’article 20 de la loi n° 92 3 du 3 janvier 1992 sur l’eau et décret n° 93 743 du 29 mars 1993 relatif à la nomenclature des opérations soumises à autorisation ou à déclaration. 

Les travaux de drainage sont prévus dans la rubrique 420 du décret relatif à la nomenclature. Selon cette rubrique, la réalisation de réseaux permettant le drainage peut donner lieu à déclaration ou à autorisation selon la superficie concernée. 

Les travaux de drainage d’une superficie inférieure à 20 hectares, ne donnent lieu à aucune formalité particulière. 

Au delà, l’autorisation est obligatoire pour toute installation de drainage supérieure ou égale à 100 hectares. La déclaration est obligatoire pour les installations de superficie comprise entre 20 et 100 hectares. 

Dispositifs de mesures et mise en conformité 

Des moyens de mesure ou dévaluation appropriés doivent équiper toutes les installations soumises à déclaration ou à autorisation. C’est au préfet de fixer dans l’arrêté d’autorisation les moyens d’analyse, de mesure et de contrôle de l’ouvrage, de l’installation, des travaux ou de l’activité et de surveillance de leurs effets sur l’eau et le milieu aquatique, ainsi que les conditions dans lesquelles les résultats seront portés à sa connaissance.Toutefois, le décret d’application ne parle pas des installations soumises à déclaration et les préfets n’ont pas d’instructions particulières relatives au drainage. 

Les installations existantes doivent être mises en conformité non seulement aux régimes de la déclaration et de l’autorisation, mais aussi aux obligations de moyens de mesures et dévaluation. Quel est alors le sort des ouvrages réalisés avant la publication de ces nouveaux textes ? D'après les informations fournies par le ministre de l’Environnement, la rubrique 420, qui vise la réalisation de réseaux de drainage s'applique aux seules installations postérieures à la publication des décrets. 

•l’article 41 du décret relatif aux procédures qui prévoit l'obligation de fournir certains renseignements pour les ouvrages et installations réalisés antérieurement, n’est pas applicable aux réseaux de drainage; 

• les hectares, réalisés antérieurement, n’ont pas à être comptabilisés pour l'application du seuil de superficie lors de la création d'un nouveau réseau de drainage. 

Maîtrise d'ouvrage et calcul des seuils 

Pour les travaux réalisés ultérieurement à la publication des décrets, il faut se référer à l'article 10 de ce même décret qui instaure une approche intégrée par unité hydrographique. 

Aux termes de cet article, un ensemble de travaux dépendant d'une même personne, d'une même exploitation ou d’un même établissement et concernant le même milieu aquatique dépassant le seuil soumis à autorisation doit faire l'objet d'une seule demande, alors que les travaux réalisés simultanément ou successivement seraient en dessous dudit seuil. Le régime de police dont relève le drainage s'apprécie donc en fonction de la superficie drainée par la personne physique ou morale ayant la maîtrise des travaux et susceptible d’affecter le même milieu aquatique. 

D'une part, les textes ne prévoient pas de règles équivalentes pour les travaux moins importants faisant l'objet d’une déclaration. Le législateur n'a donc pas interdit de drainer par petits îlots de taille inférieure à 20 ha, ceci jusqu'à obtenir une superficie drainée de 100 ha égale au seuil obligeant à demander une autorisation. 

D'autre part, il aurait été intéressant de définir la notion de « milieu aquatique » et de préciser ce qu'on entend par « l’ensemble d'ouvrages, d'installations, de travaux 

ou d activités ». Sur ce dernier point, le ministère de I Environnement estime que la mise en place d'un programme pluriannuel déterminé de façon précise, doit faire l’objet d'un seul dossier pour l'ensemble du programme. 

Une autorisation unique peut alors être délivrée sur les différentes tranches de travaux. 

Par ailleurs, le ministère a précisé que la possibilité d'apprécier le seuil par exploitation agricole ne paraissait conforme à l’approche intégrée que dans le cas de travaux individuels de drainage. 

En revanche, si le drainage collectif est entrepris par une association communale ou intercommunale, la superficie à prendre en compte serait celle dont l'association projette le drainage à condition que le projet affecte le même milieu. Pour les opérations de drainage entreprises par une association départementale de propriétaires, il conviendrait de définir les sous bassins hydrographiques constituant le même milieu aquatique susceptible d'être affecté par ces opérations. 

Le cas des ASAD n’est cependant pas tranché, car elles sont, à notre connaissance, considérées par la jurisprudence comme le mandataire de leurs adhérents; le régime de déclaration ou d’autorisation devrait donc être déterminé au prorata des superficies drainées chez chaque adhérent. Il n’est pas acquis, à notre avis, qu'une ASAD puisse être considérée comme un maître d'ouvrage à part entière à qui on appliquerait tel ou tel régime au vu d’un programme de travaux, comme il serait souhaitable de le faire selon l'esprit de la loi sur l’eau. 

Cemagref - division Ouvrages pour le drainage et l'étanchéité Parc de Pourvoie - B.P. 44 92163 ANTONY CEDEX 8 01 40 96 61 21 i 01 40 96 62 70 

Association Française pour l'étude des irrigations et du drainage (AFEID) Parc de Pourvoie 92160 ANPONY 8 01 40 96 61 97 i 01 40 96 61 96 

1 Deux types d’engorgement des sols conduisent à des impacts du drainage fondamentalement différents. Le drainage des zones hydromorphes de bas-fonds doit être exceptionnel. Le drainage des terres de plateau peut avoir des effets bénéfiques, s’il est accompagné de réseaux d’assainissement suffisamment limitants. 

2 La limitation des effets du drainage et de l'assainissement sur les crues doit se faire au plus près possible de la parcelle. 

3 Des aménagements de maîtrise des écoulements répartis sur le réseau hydraulique superficiel seront plus efficaces et sûrs qu’un ouvrage isolé en aval du bassin versant. 

4 Appliquer en toutes occasions de bonnes pratiques de dimensionnement 

1 Arlot M.P (1995). Qualité des eaux de drainage agricole : mieux la connaître et mieux la gérer. Le drainage après la PAC, Géomètre, n°7, 20-22. 

200 Cemagref (1990). Glossaire des termes officiels de l'hydraulique du drainage agricole. 1ère édition. ISBN 2-85362-160-X, 100p. 

201 Lesaffre B., Arlot M.P. (1991). L'impact du drainage sur le milieu. Courants, n°ll, sept-oct, 46-53. 

202 Konyha K.D., Skaggs R.W., Gilliam J.W. (1992) Effects of drainage and water-management practices on hydrology.,/owracR of Irrigation and Drainage Engineering, 118-5, 807-819 

203 Lesaffre B. (1988) Fonctionnement hydrologique et hydraulique du drainage souterrain des sols temporairement engorgés. , Thèse Université Paris VI, Cemagref - ETUDES Hydraulique agricole, n° 4, 334 p. 

204 Zimmer D. (1988) Transferts hydriques en sols drainés par tuyaux enterrés. Thèse Université Paris VI, 325 p. 

205 Chambre d'Agriculture de T Aisne (1996) L'érosion des sols cultivés en Picardie - ERLON (02) - Mise en place d'aménagements anti-érosifs., L'érosion des sols cultivés en Picardie - ERLON (02) - Mise en place d'aménagements anti-érosifs. Plaquette éditée par la Chambre d'Agriculture, 21 p. 

206 Contrôle des crues sur les petits bassins ruraux. , Journées d'étude en hydrologie de surface, 25 et 26 juin 1987, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne - Institut de Génie Rural, N° 181,162 p. 

207 Lagace R. (1990) Les seuils dissipateurs d'énergie dans les cours d'eau., 15eme colloque de génie rural. Université LAVAL, Québec, 180 p. 

208 Ministère de l'agriculture et de la forêt (1992) Cahier des clauses techniques générales des travaux d'assainissement et de drainage des terres agricoles., 91 p. 

209 Patty L., Grill J.J., Real B., Masson E., Dabene E. (1994) Dispositifs enher-bés - Des possibilités pour préserver la qualité des eaux superficielles. , Perspectives Agricoles, 196, 90-95 

210 Poirée M., Ollier CH. (1973) Assainissement agricole - Drainage par tuyaux ou fossés - aménagement des cours d’eau et émissaires., Assainissement agricole 

- Drainage par tuyaux ou fossés - aménagement des cours d'eau et émissaires, Eyrolles, 504 p. 

211 Poubelle W. L'entretien des émissaires., Réseau National d'Expérimenta-tion Démonstration du Secteur Hydraulique Agricole, 35 p. 

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214 Evans R.O., Skaggs R.W.,Gilliam J.W. (1995) Controlled versus conventional drainage effects on water quality., Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 121-4, 271-276 

215 GIS «Pratiques agricoles et qualité des eaux» (1999). Qualité des eaux -10 ans d'expérimentation à la Jaillière. Nitrate et produits phytosanitaires dans les eaux de drainage et de ruissellement. Brochure ICTF (à paraître). 

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- La Rochelle, 21-22 juin 1990,10 p. 

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218 HoffmanGJ. (1990) Environmental impacts of subsurface drainage., 4th International Drainage Workshop, Cairo, ICID - CIID, CEMAGREF, 71-78 

219 Ministère de l'Agriculture, Office National Interprofessionnel des Céréales (1987). Carte de France de l'hydromorphie à l'échelle des petites régions naturelles. INRA Sciences du Sol, Montpellier. 

220 Rycroft D.W. (1990) The hydrological impact of land drainage., 4th International Drainage Workshop, Cairo, ICID - CIID, CEMAGREF, 189-197. 

3.1 Peut-on dire que drainer des terres agricoles augmente le risque d'inondation ? 

Le drainage agricole par tuyaux enterrés, pratique la plus courante en France, n'a pas en lui-même de rôle négatif sur les pointes de débit, dans la mesure où il introduit dans les sol temporairement engorgés une capacité d'infiltration supplémentaire, réduisant dans le même temps le phénomène de ruissellement à l'échelle de la parcelle. 

L'assainissement agricole peut par contre engendrer une aggravation des inondations, dès lors qu'il n'est plus dimensionné pour protéger des terres agricoles, d'une vulnérabilité par ailleurs limitée, mais pour évacuer en suivant des tracés aussi linéaires et réguliers que possible des eaux apportées par des réseaux de drains souvent profonds. 

D'une manière générale, c'est le drainage des zones humides de bas-fonds, ou des terres alluviales, qui peut, par le déséquilibre de circulations souterraines complexes, contribuer à l'aggravation des inondations. Il doit être pratiqué d'une manière d'autant plus prudente que la connaissance exacte du système hydraulique souterrain modifié est très rare. 

3.2 Comment éviter un creusement excessif des fossés rendu nécessaire par le drainage ? 

Le drainage sur des pentes relativement fortes rend difficile une maîtrise des profondeurs de fossé. Cette profondeur excessive ne doit pas devenir un prétexte à un sur-dimensionnement d'ensemble du réseau d'assainissement. 

3.3 Les dispositifs de réduction des débits dans le réseau d'assainissement agricole ne 

présente-t-il pas un risque élevé de colmatage par les flottants, débris végétaux ? 

Il apparaît nécessaire de mettre en place une structure d'entretien susceptible d'éviter les obstructions. L'association foncière est une réponse possible, mais elle remplit mal son rôle. Le problème reste le même en ce qui concerne les bassins tampons. Pourquoi pas un réseau hydraulique jumelé avec le réseau routier lorsque c'est possible. 

3.4 Le drainage contrôlé ne risque-t-il pas de mener à un colmatage du réseau de drainage ? 

Le réseau de drainage reste partiellement en charge pendant une partie de l'année, et son efficacité s'en trouve alors réduite. 

L'exemple des marais de l'Ouest, où une expérience de drainage contrôlé a été menée, montre que le risque de colmatage des drains n'est pas exclu. L'influence de la gestion de l'eau dans le réseau d'assainissement sur les drains enterrés n'est pas immédiate. En période de drainage intense, le fonctionnement est normal. Les exemples américains étudiés de manière plus complète concernent en grande partie du drainage de surface. 

3.5 Lorsque des chemins servent de digues pour retenir l'eau, peut-on permettre leur submersion, n'y a-t-il pas danger 1 

Des problèmes de stabilité se posent. La conception de chemins submersibles est cependant possible. L'intérêt réside dans le stockage de nombreux petits volumes sur l'ensemble du bassin versant. 

3.6 Que! potentiel de régulation une zone humide représente-t-elle, par rapport à une retenue classique ? 

Les causes de l'existence d'une zone humide sont très diverses. Cette zone n'est pas toujours en elle-même pourvue d'une capacité de stockage, mais indique une capacité de rétention dans les sols localisée. Le stockage peut parfois être assuré par la présence de flaques au-dessus du sol. 

3.7 Comment contrôler les restitutions d'ouvrages de ralentissement sur un bassin versant ? 

En rivière, la gestion des stockages pour le laminage des crues peut se révéler très lourde, comme le montre l'exemple du Rhin, aménagé dans ce but. Sur un petit bassin versant. Une ligne directrice simple pour la disposition des ouvrages ne permet pas nécessairement la meilleure efficacité. 

3.8 Le drainage ne pose-t-il pas un problème dés lors qu'il est souvent associé à des travaux du sol dans le sens de la pente ? 

C'est effectivement un facteur aggravant, mais qui vient en compensation de l'effet du drainage sur le ruissellement. Lorsque la pente est un facteur important, il faut jouer sur l'implantation du drainage (pas exactement perpendiculaire à la plus grande pente) et sur la circulation des engins agricoles (pas exactement perpendiculaire au réseau de drainage). 

3.9 Est-il possible de calculer l'influence des aménagements sur les crues ? 

Deux exemples montrent l'importance de moduler le calcul de l'influence d'aménagements et les possibilités physiques et économiques : dans le cas du 

Rhin, 9 millions de m3 retenus à l'occasion de la création de polders n'apportent une modification de la ligne d'eau à Coblentz que de 2 cm pour une protection contre une crue bicentennale, dans le cas d'une autre rivière, il apparaît nécessaire de stocker 20 milliards de m3 pour un petit bassin versant. 

Sur les événements exceptionnels, l'influence de l'occupation du sol est nulle. Dans le cas des petites crues, il y a une certaine difficulté à estimer l'effet des talus, haies, sur un bassin versant. A l'aval de parcelles drainées, il y a une réduction globale des petits débits. C'est le réseau d'assainissement agricole qui dicte ensuite les effets de la concentration des écoulements. 

Il faut en général s'appuyer sur le rôle bénéfique d'ensemble de la diversité. 

3.10 Faut-il subventionner le drainage dans les zones humides de bas-fonds ? 

Le ministère de l'Environnement et plusieurs conseils généraux s'opposent à l'apport de subventions pour le drainage dans les zones humides de bas-fonds. Si ce type de terres est fortement sensible à l'implantation du drainage, certains cas particuliers mériteraient une étude approfondie, si les échanges avec le reste du bassin versant perturbent le fonctionnement de la zone humide. Les processus en jeu restent toutefois du domaine de la recherche et limitent donc les possibilités d'action. Voir la question 1.12 relative à l'achat de ce type de terres par les collectivités. 

3.11 Le taux du drainage en zone de bas-fonds est il connu ? 

Cette valeur est difficile à définir, en raison d'une certaine continuité entre les marais, les zones humides de bas-fonds, et les terres de coteau. Quelques estimations sont possibles dans les secteurs de référence. 

3.12 Comment trouver un propriétaire susceptible de recevoir sur son terrain une retenue tampon ? 

Le volontariat est rarement de mise. Hormis l'opération d'aménagement foncier qui prévoit la réservation de surface, on trouve quelques possibilités d'action (rachat par une collectivité locale, par un syndicat directement concerné par le devenir des eaux qui ruissellent). Le problème de base est l'acquisition d'une solidarité (locale ou nationale) pour une démarche collective. L'apport financier doit être fait par celui qui est protégé, dans une approche de prévention du risque. L'autre approche serait d'attendre puis d'indemniser en cas d'incident. 

Assainissement agricole 4, 5, 11, 12, 13, 16, 17, 20, 22, 

26, 27, 28, 29, 30, 37, 38, 40 

Fossés 3, 12, 16, 18, 19, 22, 23, 24, 26, 27, 37, 38 

Drainage contrôlé 22, 23, 24, 25, 39 

Echelle 3, 5, 8, 9, 12, 16, 37 

Infiltration 3, 8, 12, 15, 22, 24, 25, 38 

Influence 3, 4, 7, 8, 11, 12, 17, 20, 32, 39 

Travaux du sol dans le sens de la pente 39 

Ralentissement dynamique 22, 23, 26, 27 

Loi sur l'eau 31, 32, 34 

Ruissellement 8, 12, 14, 15, 16, 17, 37, 38, 39 

Schémas d'aménagement et de gestion des eaux 32 

Vulnérabilité 11, 26, 29, 31, 38 

Zones humides 5, 11, 12, 19, 22, 25, 38, 40 

Influence des aménagements de rivière sur le régime des eaux 

Les aménagements réalisés sur les cours d'eau peuvent aussi avoir une incidence sur le régime des eaux comme on peut s'en douter, d'autant que les catastrophes les plus lourdes s'y produisent. Mais avant de rentrer dans le détail, il est bon de rappeler ce que recouvre la notion de cours d'eau que l'on a trop souvent tendance à limiter au lit mineur des ruisseaux, rivières ou fleuves toujours en eau. En fait, tous les aménagements intéressant lits mineurs et lits majeurs peuvent perturber le régime des eaux du réseau hydrographique situé à l'aval. La notion de cours d'eau doit donc être entendue dans son acception la plus vaste commençant avec le premier talweg (voir le traitement de cette échelle dans les parties relatives aux pratiques agricoles, et au drainage et à l'assainissement agricoles) où se concentrent les eaux lors de quelques orages particulièrement épicentrés sur le site et finissant avec le fleuve débouchant à la mer, même si on y pensera plus volontiers et plus systématiquement lorsque l'on sera confronté à une rivière, bien identifiée par un lit mineur. Elle intègre de plus les zones de lit majeur qui ne sont mises en eau que de manière très épisodique, parfois uniquement pour des crues « exceptionnelles » pendant lesquelles elles peuvent jouer un rôle important de stockage qui se traduit par une réduction des pointes à l'aval. 

Quand on parle des aménagements de rivière, on a donc en tête l'ensemble des aménagements classiques du lit mineur mais aussi ceux qui modifient la circulation de l'eau en lit majeur : 

Travaux lourds en lit mineur : 

Recalibrages, rectifications de lit, endiguements longitudinaux, ouvrages de franchissement, barrages ... 

Travaux légers en lit mineur : 

Curages, entretien de la végétation des berges, ... 

Les paramètres hydrauliques ici les plus pertinents deviennent le débit et la durée de crue, ainsi que la hauteur d'eau. S'ajoute à ces paramètres l'influence indirecte du transport solide. 

Régime des eaux et risque d'inondation 

La problématique de l'influence humaine sur le régime des eaux, celui des crues en particulier, naît souvent des controverses qui émergent à la suite d'une catastrophe causée par une inondation comme ce fut le cas en 1992 après le drame deVaison la Romaine, ou encore en Bretagne après les millions de francs de dommages dues aux crues de l'hiver 1995. 

Il faut cependant rappeler que « régime de crue » et risque ne recouvrent pas le même concept et que l'influence anthropique sur le risque d'inondation ne se limite pas, et de loin, à celle sur le régime de crue des bassins versants. En effet, il est reconnu par tous aujourd'hui que le « risque » résulte de la confrontation sur un même site de deux composantes indépendantes que sont l'aléa et la vulnérabilité. L'aléa se définit comme étant la contrainte hydraulique résultant du fonctionnement hydrologique du bassin versant dans son intégralité et hydraulique du réseau hydrographique, intégrant la variabilité intrinsèque du système. A l'inverse, la vulnérabilité traduit la plus ou moins bonne tolérance du site en question à la présence d'eau, tolérance qui résulte des conditions économiques liées à cet usage mais aussi de l'acceptation sociale du phénomène. Le facteur de vulnérabilité est en fait plutôt d'ordre socio-économique. La situation de risque peut alors se définir quand sur un même site le niveau d'aléa subi est incompatible avec le niveau de vulnérabilité existant (ou inversement que le niveau de vulnérabilité résultant de l'activité humaine est incompatible avec le niveau d'aléa subi - On comprend que présenté dans cet ordre, on n'en tire pas forcément les mêmes conclusions que dans l'ordre inverse, notamment en matière de recherche de solutions adaptées-). 

On se référera plus particulièrement pour l'évaluation des risques d'inondation aux ouvrages traitant de la méthode inondabilité [Gilard, 1998] (Voir également les questions réponses en fin de chapitre). 

Pour revenir au régime des eaux (de crue en particulier), celui-ci est corrélé principalement avec le concept d'aléa et peu (ou pas) avec le concept de vulnérabilité. Une modification du régime hydrologique modifie les caractéristiques de crue du bassin versant en intensité comme en durée et se traduit par une modification de la contrainte hydraulique qui pèse sur les lit majeurs en aval du point considéré. Les processus de propagation hydraulique dans le réseau hydrographique font que tout le réseau hydrographique à l'aval est concerné - quasiment jusqu'à la mer - même si le signal se « dilue » au fur et à mesure que l'on s'éloigne du point considéré. Comprendre comment évolue le régime des eaux en fonction des modifications d'origine anthropique sur les bassins versants et les cours d'eau ne donnera accès qu'à l'une des deux clés qui gouvernent le risque d'inondation ! 

Par la suite, et étant donné le contexte de cette intervention, nous n'aborderons que l'influence de certains aménagement sur le régime de crue des cours d'eau sans traiter du régime d'étiage. Il faut pourtant se rappeler que les effets peuvent être aussi (si ce n'est plus) importants sur le régime d'étiage. Celui-ci est à mettre en perspective de la notion de ressource en eau (et non plus de risque d'inondation) qui recouvre elle-même une demande sociale forte et des enjeux économiques importants. Les sécheresses estivales de ces dernières années ou printanière de 1997 en sont des manifestations que nous avons tous en mémoire. L'étude des étiages est sans doute moins développée que celle des crues et il serait temps de lancer quelques programmes orientés dans cette direction. 

Les quelques exemples que nous allons passer en revue peuvent être analysés en utilisant les mêmes principes de base que traduisent les lois de l'hydraulique mises sous la forme d'équations aux dérivées partielles dites de Barré de Saint-Venant du nom de leur auteur. 

Ces équations traduisent la conservation de la masse et celle de la quantité de mouvement. Leur application suppose un certain nombre d'hypothèses, qui sont principalement le caractère unidimensionnel de l'écoulement (cas des rivières) et l'existence d'une perte d'énergie au fil de l'eau caractéristique de l'état des berges et du lit. 

Sans rentrer plus dans le détail de leur signification, attirons simplement l'attention sur le fait qu'elles traduisent le fait que masse et énergie se conservent. Or, l'eau étant un liquide incompressible, la conservahon de la masse se traduit par la conservation du volume, et si un aménagement revient à « enlever » l'eau d'un endroit et à un instant où elle est indésirable, ce volume d'eau se trouve nécessairement ailleurs à ce même instant. Ce raisonnement, quoique d'une grande simplicité, est là pour rappeler un fait incontournable que chaque personne confrontée à un projet d'aménagement doit avoir présent à l'esprit. Il induit naturellement la question : « où ? » afin d'éviter des transferts inconsidérés vers des zones non préparées à cela et qui pourraient en souffrir. 

Un recalibrage se traduit par le surdimensionnement du lit mineur d'un cours d'eau afin d'en augmenter la débitance, au moins localement. Il est d'autant plus efficace que la pente du profil en long est forte, induisant des vitesses de courant elles-mêmes importantes : tout accroissement de la section mouillée disponible se traduit donc par une augmentation conséquente de débit. En revanche, dans une situation à faible pente, cette solution est très peu efficace, l'essentiel des conditions hydrauliques étant liées aux conditions aval. 

En matière d'influence sur le régime des eaux, l'effet d'un recalibrage peut se traduire par plusieurs impacts : 

Sur l'écoulement des eaux proprement dit : 

Modification de leur propagation suite au surdimensionnement du chenal se traduisant en général par une atténuation liée au volume supplémentaire du lit induisant un certain laminage ; 

Les premières crues débordantes en situation naturelle ne débordent plus en situation recalibrée : elles se propagent donc plus vite et plus complètement vers l'aval sans se répandre sur les zones d'expansion de crue préalables ; 

Les crues les plus importantes finissent quand même par déborder ; ce débordement est donc retardé par rapport à la situation précédente et de plus courte durée et les débits propagés vers l'aval sont aggravés par le recalibrage, aggravation de moins en moins sensible avec l'importance de la crue. 

Le surdimensionnement du lit mineur se traduit en général par un élargissement du lit et/ou un abaissement du fond du lit. Un élargissement du lit ne génère pas de conséquences particulières sur les écoulements en période d'étiage. Par contre, un abaissement du fond du lit mineur peut avoir des incidences fortes sur la nappe d'accompagnement du cours d'eau en période d'étiage. 

La réduction des petites crues et le surdimensionnement du lit entraînent en général un déséquilibre entre la charge de matière en suspension et l'énergie de l'écoulement ; ces matières ont tendance à se déposer, réduisant peu à peu l'efficacité du recalibrage, et ce faisant, à colmater le lit et les berges, réduisant les échanges avec les nappes d'eau environnantes ; cet effet peut avoir des conséquences sur le niveau des nappes et donc la ressource en eau mobilisable. 

Sur les autres composantes du milieu : 

Le colmatage du lit peut avoir des effets induits sur la faune piscicole et ben-thique, les effets peuvent aussi être sensibles sur la végétation des berges voire du lit, ainsi que sur la qualité de l'eau et du milieu. 

La figure suivante illustre dans un cas très schématique - et un peu caricatural - cet effet et les hydrogrammes résultant à l'aval. Il va de soi que les limnigrammes sont aussi largement modifiés et en moyenne « abaissés » suite au recalibrage, ce qui explique le moindre débordement. Elle résulte néanmoins d'un calcul avec un modèle hydraulique en régime transitoire appliqué à une situation topographique simplifiée. 

Figure 1 : Effet d'un recalibrage sur des hydrogrammes largement débordants dans une zone de rétention naturelle 

Nous abordons maintenant l'effet des endiguements, terme par lequel nous entendons des endiguements longitudinaux installés en général le long du lit mineur d'un cours d'eau pour l'isoler du lit majeur. Un aménagement de ce type n'a pas exactement les même effets que le précédent, en particulier parce qu'il n'interfère pas du tout avec le lit mineur lui-même. 

On peut identifier les impacts suivants : 

Sur l'écoulement des eaux proprement dit : 

Pas de modification des petites crues non débordantes ou tout juste débordantes qui se propagent à l'identique dans le lit mineur inchangé ; 

Les crues débordantes continuent à déborder et n'ayant pas le même lit à disposition pour s'étendre et s'écouler, leurs caractéristiques physiques sont modifiées : hauteur d'eau et vitesse de courant accrues ; Il s'en ressent à l'aval une augmentation des « pointes » et « raidissement » des hydrogrammes se traduisant par des durées caractéristiques inférieures dans la situation postérieure à l'aménagement ; 

Les crues les plus importantes dépassent la capacité d'écoulement entre digues et finissent par les submerger (voire les ruiner lorsque l'entretien est mal assuré) ; l'inondation des zones limitrophes est retardé (par rapport à la situation sans digues) mais en revanche elle se traduit tout de suite par des caractéristiques de hauteur d'eau et de durée d'inondation aggravées, la digue jouant aussi le rôle de frein au ressuyage des terres ; à l'aval l'accroissement du débit de pointe sensible pour les crues moyennes est de moins en moins marqué pour les crues fortes. 

Les endiguements n'ont pas d'effet sur les étiages. Dès lors que les travaux ne concernent pas directement le lit mineur, les écoulements en période de basses eaux ne sont pas perturbés. 

Les petites crues se produisant à l'identique, l'équilibre géomorphologique du lit n'est normalement pas affecté par un endiguement ; 

Cependant, la modification des caractéristiques des crues moyennes peut avoir pour effet un enfoncement localisé du lit, les processus de mise en mouvement des sédiments étant souvent importants au-dessus d'un certain seuil (crue débordante) justement le plus influencé par l'aménagement ; cet effet peut mettre en péril le pied des digues si elles ont été construites trop prés du lit mineur. 

Sur les autres composantes du milieu : 

Ce sont principalement les annexes hydrauliques qui risquent des modifications importantes du fait des modifications importantes de leur régime hydraulique, en particulier d'anciennes zones humides qui peuvent perdre leur alimentation naturelle en eau. 

Figure 2 : Effet d'un endiguement sur des hydrogrammes largement débordants dans une zone de rétention naturelle 

L'exemple repris par l'illustration précédente reste très événementiel (effet sur deux crues uniquement) et un peu caricatural, s'agissant d'un réseau hydraulique schématisé. 

Effet des endiguements sur une rivière de taille moyenne 

Cet exemple, relevé dans un pays d’Europe de l’Est, peut toutefois montrer pour une situation française les modifications potentielles du régime des crues suite à un endiguement massif des berges d’un rivière. 

Le bassin versant du Riul Negru (Roumanie) 

La rivière Riul Negru est un affluent de l’OIt, elle-même affluent du Danube. Le bassin versant du Riul Negru est située en Roumanie. Sa superficie totale est de 2320 km 2 Le Riul Ne gru prend sa source à 1280 m et se retrouve à 500 m à sa confluence avec l’OIt, pour une longueur totale de 80 km. Les cinq affluents principaux en rive gauche sont : Ojdula, Ghelnita, Zabala, Covasna etTarlung. En rive droite, nous avons trois affluents principaux : Casin, Marcusa et Padureni. 

La forêt est essentiellement présente à l’amont du bassin versant. Elle y représente 55% de la superficie. A l'aval, nous avons une occupation du sol essentiellement rurale. Nous pouvons aussi noter la présence de quelques villes, dont Guelnita et Réel. 

Les précipitations moyennes annuelles sur le bassin versant du Riul Negru sont de 500 mm environ. Les maxima se situent en été (80 mm/mois de Juin à Août) et les minima d'Octobre à Mars (20 mm/mois). Les crues de printemps résultent de la fonte des neiges et de précipitations. Les crues d'été sont générées par des pluies intenses et généralement de courte durée. Les crues les plus importantes depuis 1955 sont données dans le tableau suivant, en m3/s : 

Nous avons sur le bassin versant du Riul Negru une station météorologique à Targu-Secuiesc (568 m) avec des données pluviométriques journalières sur la période 1961-1995. De plus, nous avons une station à Lacauti (1776 m), à l'Est du bassin versant du Riul Negru, avec des données pluviométriques journalières sur la période 1956-1995. 

Nous disposons aussi de quatre stations hydrométriques : deux sur le Riul Negru (Tinoasa, Reci) et deux sur ses affluents (Ruseni sur la rivière Casin et Borosneul Mare sur la rivière Covasna). Les données collectées sont des débits moyens journaliers, complétés par des débits de pointes en période de crue. 

De nombreux endiguements ont été réalisés sur le Riul Negru puisqu’aujourd’hui il y a 125 km de digues sur le rivière Riul Negru et 88 sur ses affluents. 53 km de digues ont été construits entre 1968 et 1975 le long du cours d'eau. Mais la majeure partie des travaux ont été réalisés pendant la période 1975-1977, avec 64 km de digue pour la protection de 8000 ha de terres majoritairement agricoles. La particularité de ces aménagement est leur concentration dans le temps ; et nous avons une configuration du Riul Negru différente avant ou après 1978. 

Dés lors nous avons fait une analyse hydrologique sur deux période : 

1955-1978 : avant aménagement (24 ans) 

1979-1993 : après aménagement (25 ans) 

En analysant les données pluviométriques pendant les deux périodes, nous mettons en évidence peu de changement significatifs. En effet, les courbes IdF (Intensité-Durée-Fréquence) ne varient pas beaucoup. Aussi nous considérons qu'il n'y a pas de changement climatique sur la période considérée et que le régime des pluie est stationnaire. 

Pour pouvoir décrire le régime hydrologique du Riul Negru, nous estimons deux descripteurs que sont le QIXAIO (Débit Instantané maXimal Annuel décennal) et D (Durée caractéristique de crue) ainsi qu’un modèle QdF. 

L'analyse des quatre stations hydrométriques montre que nous avons des valeurs différentes des descripteurs avant ou après les travaux. Le QIXAIO, qui traduit la fonction de production du bassin versant, augmente fortement, notamment sur les parties de rivières les plus affectées par les aménagement (Riul Negru). Pour ce qui est de D , qui exprime la fonction de transfert, nous avons une diminution de sa valeur, traduisant une accélération des écoulements due à la chenalisation. 

Les différentes familles hydrologiques permettent de décrire des comportements particuliers du bassin versant. Pour ce qui est du choix du modèle hydrologique, nous disposons de trois familles :Vandenesse, Soyans et Florac. Chacune de ces familles peut être décrite comme suit : 

• Le modèle deVandenesse caractérise un régime hydrologique en crue soutenu sur les fréquences observables. Les événements exceptionnels sont peu différents des événements rares, et les crues sont plus volumineuses que pointues. 

• Le modèle de Florac définit un régime d écoulement rapide, avec un certain stockage des pluies. Cela conduit à des événements très courants différents des événements moyens, eux même très différents des événements rares. Les crues sont pointues, peu volumineuses, mais s’inscrivent dans la durée (restitution du stockage pendant les crues). 

• Le modèle de Soyans définit un régime d'écoulement rapide, mais avec un très faible stockage sur le bassin versant. Les événements exceptionnels sont très différents des événements moyens, les crues étant très pointues et peu volumineuses ; en général, la durée caractéristique de crue est relativement faible. 

Pour ce qui est de la période avant travaux, nous avons essentiellement des modèles hydrologiques de Soyans : les crues sont plutôt lentes. Par contre, après aménagement, nous trouvons majoritairement des modèles de Florac : les crues sont rapides. 

Le tableau suivant précise ces résultats. 

Cette analyse hydrologique montre qu'au delà d’une variation des descripteurs hydrologiques, nous avons un réel changement de régime qui se traduit par de nouveaux modèles. Aussi, avec un régime climatiques stationnaire mis en évidence par les analyses des stations pluviométriques, nous pouvons clairement identifier l'impact des travaux d'endiguement sur le régime hydrologique du Riul Negru. Ceci a notamment été possible par une situation bien particulière : des aménagements très lourds réalisés de façon courte dans le temps. Cette situation est en quelques sorte caricaturale, mais bien significative. 

Effet d'un barrage ou d'une digue transversale 

A l'inverse des aménagements précédents qui ont un effet « accélérateur » sur les écoulements, l'édification d'un barrage ou d'une digue transversale à l'écoulement joue un effet de ralentissement et favorise le stockage d'eau et le laminage. Le phénomène de laminage comme le montre la figure suivante se traduit par une diminution du débit de pointe QIX et d'une augmentation de la durée caractéristique de l'hydrogramme, ds. La différence entre ces deux aménagement consiste principalement en l'effet sur les petites crues, celles-ci étant généralement fortement modifiée par un barrage toujours en eau, et quasiment pas affectée par une digue transversale (ou barrage à sec) respectant le lit mineur. 

Comme pour les deux aménagements précédents on peut analyser rapidement l'influence de tels aménagements sur le régime des eaux. 

Sur l'écoulement des eaux proprement dit : 

Disparition des petites crues dans le cas d'un barrage sensu stricto avec retenue permanente ; 

pas de modification des petites crues non débordantes ou tout juste débordantes qui se propagent à l'identique dans le lit mineur inchangé. 

Laminage plus ou moins importants des crues moyennes dont l'efficacité dépend du volume relatif des crues et du stockage disponible. 

Les crues les plus importantes saturent la capacité de stockage mais la mobilisation de la tranche d'eau superficielle nécessaire à l'élévation de niveau elle-même nécessaire pour l'augmentation du débit de fuite à l'aval de l'ouvrage peut suffire pour induire un laminage dynamique important sur les pointes de crue. 

La présence d'un barrage ou d'une digue transversale peut avoir un impact sur les étiages. 

Si la digue transversale se situe en lit moyen ou majeur, elle n'a d'effet qu'en période de débordement et n'affecte donc pas les écoulements des basses eaux. 

Par contre, si le cours d'eau est concerné par la présence d'un barrage en travers de son lit mineur, les écoulements à l'aval en période de basses eaux sont fortement dépendantes de la gestion de l'ouvrage. Ou l'ouvrage est transparent et le débit d'entrée est restitué à la sortie, alors il n'y a pas d'influence sur les étiages. Ou les règles de gestion de l'ouvrages modifient le débit (à la hausse pour du soutien d'étiage, à la baisse pour de la rétention d'eau), et alors la situation à l'aval peut changer du tout au tout. 

Dans le cas d'un barrage complet, le transport solide est presque totalement piégé par l'ouvrage nécessitant une gestion fine des vidanges et des chasses pour éviter l'envasement de la retenue. 

Dans le cas d'une digue transversale sans (ou avec peu) de modification au lit mineur, on peut penser que les processus naturels de transport solide sont peu modifiés ; en cas de fortes crue, ces ouvrages augmentent la sédimentation en lit majeur. 

Sur les autres composantes du milieu : 

Une retenue d'eau modifie complètement le milieu naturel par rapport à la situation précédente : il y a changement complet d'écosystème. 

Une digue transversale sans modification de lit mineur n'a quasiment pas d'impact sur le milieu, les modifications induites n'étant importantes que sur des événements peu courants. 

Figure 3 : Illustration du principe du laminage 

Même d'effet beaucoup moins important, il ne faut pas négliger l'incidence que peuvent avoir des projets d'entretien et de restauration de rivière, surtout s'ils sont généralisés à l'ensemble du chevelu d'un cours d'eau. Chaque opération de ce type a en effet pour effet de réduire la rugosité des berges, en situation de crue non débordante comme en situation de crue débordante, ce qui se traduit, conformément aux équations de l'hydraulique (celle de Manning-Strickler principalement) par une augmentation proportionnelle de la débitance du tronçon. 

Le débit qui transite dans ces secteurs sans déborder est ainsi augmenté, ce qui a in fine, les mêmes effets éventuels qu'un recalibrage, toute proportion gardée. Il importe donc, avant de généraliser l'entretien et la restauration des cours d'eau à tout le linéaire du chevelu d'un réseau hydrographique, de bien peser les arguments en faveur d'une telle opération et les enjeux considérés. L'argument souvent utilisé de lutte contre les inondations peut ainsi se retourner contre une telle solution si les enjeux réels sont situés à l'aval du tronçon pris en compte et non au droit ou à l'amont de celui-ci. 

Il ne faut toutefois pas exagérer l'impact sur le régime lui-même d'une telle opération les effets pouvant être sensibles uniquement sur le court terme et ne se traduisant en tendance sur le régime qu'au prix d'un entretien très régulier de la végétation et du lit de la rivière. 

En matière de gestion du risque d'inondation, plusieurs aménagements peuvent être envisagés : d'une part les endiguements et les recalibrages et d'autre part les zones d'expansion de crue. Les premiers ont pour objectif l'accélération des écoulements vers l'aval alors que les seconds la rétention des volumes de crues à l'amont des zones sensibles. 

Les endiguements et les recalibrages ont pour fonction essentielle de limiter les débordements du cours d'eau. Par augmentation de la capacité du lit, un débit plus important peut transiter sans inonder. Mais ces aménagements ont comme effet d'augmenter la contrainte hydraulique à l'aval. Les volumes qui ne sont plus stockés au droit de l'aménagement sont déportés plus loin. 

Ce type d'aménagement a aussi des effets négatifs sur la ressource en eau. En effet, les débordements ne sont plus là pour alimenter la nappe. Et dans le cadre d'un recalibrage, il y a souvent une baisse de la ligne d'eau, notamment en étiage, ce qui assèche d'autant plus la nappe. Après s'être protégé des inondations, voilà surgir des problèmes d'alimentation et de ressource en eau... 

Utilisation des zones d'expansion de crue 

Les zones d'expansions de crue ont pour fonction essentielle d'écrêter les débit de crue. Par un stockage temporaire, ces zones limitent les débits et permettent ainsi de limiter les débordement à l'aval. Ce type d'aménagement participe au ralentissement dynamique. Ralentissement parce que les débit sont écrêtés, et dynamique parce que ces zones tampons ne servent qu'au delà d'un certain seuil de débit. 

Ces aménagement sont bénéfiques à deux titres : 

• ils favorisent la recharge des nappes ; 

• ils n'induisent pas d'effet pervers à l'aval. 

Il ne faut pas voir ce type d'ouvrage comme ponctuel et important. Mais au contraire, leur multiplicité ne peut qu'améliorer leur fonctionnement. Et nous utiliserons pour leur mise en place toutes les possibilités topographiques du terrain. Notamment, les remblais routiers offrent des opportunités de stockage importantes et qu'il faut saisir. Avec des hauteurs d'eau de 1 à 2 mètres 

sur plusieurs hectares, nous obtenons des volumes importants. Et quelques uns de ces aménagements sont alors parfois suffisants pour limiter les impacts des inondations au niveau des zones à risque. 

Il faut bien voir que chaque type d'aménagement (recalibrage, endiguement, et zones de rétention) doivent être mis en place en fonction des contraintes et des objectifs. Des endiguements au droit des zones urbaines pour y limiter la contrainte hydraulique et des zones de rétentions là ou c'est possible, c'est à dire généralement en zone rurale. Et pour une mise en place efficace et acceptée par tous, il faut évidemment assortir ces travaux de compensations : la répartition spatiale des volumes d'eau doit être négociée entre les bénéficiaires des aménagements et ceux qui subissent une plus forte contrainte hydraulique. 

Avec la redécouverte des liens entre la ressource et les crues, la découverte de l'importance des liens entre les eaux superficielles et souterraines, de nouveaux enjeux sont apparus. Et le couple «laminage/rétention» des eaux peut alors représenter un point d'ancrage initial de beaucoup de politiques de gestion des eaux et de leurs milieux. Traduit sous le vocable de Ralentissement Dynamique, ce concept paraît adapté à de très nombreux régimes et relativement facile à mettre en oeuvre. Si le Ralentissement Dynamique devenait la règle, cette dernière favoriserait l'intérêt général, de par une meilleure qualité des milieux, une meilleure disponibilité de la ressource, et une réduction des risques d'inondations dommageables via une répartition plus judicieuse des eaux en excès. 

L'avenir seul dira si le concept de ralentissement dynamique, appuyé sur celui, mieux défini, de régime des eaux deviendra un concept réellement structurant pour l'aménagement intégré des eaux continentales. Pour cela, au delà des contraintes réglementaires qui peuvent Ty aider, il faudrait que la culture des aménageurs change notablement et que les notions implicites de «transit maximal des eaux vers l'aval», fortement ancrées dans notre culture technique, laissent la place à celles qui fondent le ralentissement dynamique. La science Hydrologique doit aussi se préparer à ces enjeux, et produire les arguments, mais aussi les méthodes et les outils opérationnels adaptés 

En effet, les stratégies d'aménagement qu'il préconise mobilisent la diversité des paysages et des cultures pour traiter les problèmes le plus à l'amont possible des bassins versants et quasiment à l'échelle individuelle (la gestion des crues commence au débouché de chaque gouttière). Chaque individu devient ainsi responsable, donc conscient, de son action sur l'environnement et c'est sans doute de cette culture environnementale individuelle qu'il faut développer, que des solutions d'aménagement plus durables naîtront même si elles impliquent quelques sacrifices en termes d'aménagement, que des citoyens lucides accepteront. 

1 Le « risque d'inondation » associé à une rivière résulte de la confrontation sur un même site de deux composantes indépendantes que sont l’aléa et la vulnérabilité. L'aléa se définit comme étant la contrainte hydraulique résultant du fonctionnement du bassin versant dans son intégralité. 

A l’inverse, la vulnérabilité traduit la plus ou moins bonne tolérance du site en question à la présence d'eau, tolérance qui résulte des conditions économiques liées à cet usage mais aussi de l'acceptation sociale du phénomène. 

2 Même d'effet beaucoup moins important que des aménagements lourds, il ne faut pas négliger l’incidence que peuvent avoir des projets d'entretien et de restauration de rivière, surtout s'ils sont généralisés à l'ensemble du chevelu d’un cours d’eau. 

Chaque opération de ce type a en effet pour effet de réduire la rugosité des berges, en situation de crue non débordante comme en situation de crue débordante, ce qui se traduit, conformément aux équations de l'hydraulique (celle de Manning-Strickler principalement) par une augmentation proportionnelle de la débitance du tronçon. 

3 Les zones d’expansions de crue ont pour fonction essentielle décréter les débit de crue. Par un stockage temporaire, ces zones limitent les débits et permettent ainsi de limiter les débordement à l’aval. Ce type d’aménagement participe au ralentissement dynamique. Ralentissement parce que les débit sont écrêtés, et dynamique parce que ces zones tampons ne servent qu'au delà d’un certain seuil de débit. 

Ces aménagement sont bénéfiques à deux titres : ils favorisent la recharge des nappes ; ils n'induisent pas d’effet pervers à l’aval. 

221 Gilard O. (1998). Les bases techniques de la méthode inondabilité. Cemagref Editions, 207 p. 

222 Inter-Agence (1998). Guide pratique de la méthode Inondabilité, Coll, des cahiers techniques Inter-Agence, Étude Inter-agences n° 60 

223 Ramez P.( 1995). Erosion et transport solide en rivière : tome 1 guide pour la compréhension des phénomènes. Cemagref Editions 

224 Chastan B., Gilard O., Givone R, Oberlin G. (1995). Eléments de réflexion pour une meilleure prise en compte du risque d'inondation. Ingénieries-EAT, n°2,13-20 

225 Gendreau N. (1998). La gestion du risque d'inondation et l'aménagement des cours d'eau. Annales des Ponts, n°87, 52-58 

226Gendreau N., Longhini M., Combe RM. (1998). Gestion du risque d'inondation et méthode Inondabilité : une perspective socio-économique. Ingénierie FAT, n° 14, 3-15 

227 Gilard O. (1995). Connaître les inondations : l'exemple de la Bourbre, Ingénieries-EAT, n° spécial risques naturels, 7-16 

228 Givone R (1995). La négociation du risque, une étape nécessaire. Ingénieries-EAT, n° spécial risques naturels, 87-95. 

4.1 La restauration des cours d'eau joue-t-elle un rôle hydraulique ? 

La restauration joue toujours un rôle hydraulique. Quand il s'agit de nettoyer les berges des cours d'eau d'une végétation surabondante, ou d'enlever dans le lit de la rivière des embâcles accumulées, cela ne peut se traduire que par une accélération des écoulements vers l'aval. A l'inverse, les travaux de type restauration de seuil ou de berge, ou la reconstitution d'une ripisylve de bonne qualité peut se traduire par un léger ralentissement des écoulements par rapport a une situation à ripisylve très dégradée. 

Il est donc nécessaire de réaliser une analyse un peu globale de la situation pour identifier les zones ou une restauration est nécessaire et celles ou elle est superflue voire néfaste. 

4.2 L'urbanisation est elle prise en compte dans l'étude des crues 1 

L'urbanisation joue à deux niveaux différents. 

Le premier concerne les urbanisations du bassin versant qui se traduisent par une imperméabilisation des surfaces, donc une aggravation des écoulements à l'aval. 

Le second concerne l'urbanisation de fond de vallée qui se traduit surtout par une augmentation de la vulnérabilité qui elle-même entraîne une augmentation du risque. 

Dans l'étude du risque d'inondation le second volet prime largement sur le premier et on peut trouver des mesures constructives qui pallie pour partie le problème : entresol, étanchéification des caves, ... 

4.3 Quels moyens opposables au tiers existent pour un bon aménagement et un bon entretien des cours d'eau ? 

La notion d'opposabilité au tiers est un concept juridique très spécial. Par exemple, une carte de zone inondée n'est pas directement opposable au tiers, mais elle le devient dés qu'elle est annexées au POS. 

Il existe dans la législation actuelle un certain nombre de textes de loi ou de décret qui identifie des documents qui peuvent aider à la mise en place de «bons aménagements» respectant la part de l'eau et la part de l'homme. 

4.4 Quel doit être le cahier des charges pour une étude de type inondabilité ? 

Il n'est pas possible de faire un cahier des charges type qui répondrait à tous les cas particuliers possibles. 

Les éléments seront fournis dans le Guide pratique de la méthode Inondabilité, à paraître incessamment sous le timbre «Etudes Inter-Agences de l'Eau». Adressez vous à votre agence pour connaître les conditions de diffusion. 

4.5 Quel est le coût de la réalisation d'études de type inondabilité ? 

Il existe plusieurs niveau d'application des concepts de type Inondabilité. Ceux-ci sont illustrés dans le guide déjà cité. 

S'il s'agit simplement d'appliquer une grille de lecture de type Inondabilité à des études existantes ou d'atteindre un niveau de précision très sommaire, quelques dizaines de milliers de francs devraient suffire. S'il s'agit d'une étude complète avec modélisation hydraulique en régime transitoire, on atteint quelques centaines de milliers de francs ... hors topographie. 

4.6 De quels moyens informatiques faut-il disposer pour appliquer la méthode inondabilité ! 

Tout dépend là encore du niveau de précision requis : pour ce qui est des report cartographiques, du travail sur papier bien fait peu suffire. Des fonctionnalités d'un système d'information géographique peuvent être utilisées, mais le problème réside alors dans la nécessaire cohérence entre les données utilisées pour les calculs (topographie pour l'hydraulique en particulier) et les données utilisées pour le report cartographique (MNT du SIG en particulier). 

4.7 La méthode Inondabilité a-t-elle été appliquée par d'autres utilisateurs que le Cemagref 

? Des approches de ce type ont-elles lieu hors de France ? 

Des bureaux d'études l'appliquent (Cf. étude de la Savoureuse, Territoire de Belfort). Un appui technique au transfert de la méthode est en cours dans les Pyrénées Orientales (étude du Réart). 

Au niveau européen, un projet de recherche est en cours. Les modèles QdF ont été testés dans plusieurs pays d'Europe. Il y a cependant une culture de la négociation plus avancée en Allemagne par exemple, et l'application de la méthode inondabilité y est peut-être moins justifiée. 

4.8 L'hydrobiologie est-elle écartée de la méthode inondabilité ? 

Implicitement, la méthode répond à des besoins de nature hydrobiologiques. On peut essayer d'intégrer dans la méthode des critères directs et explicites de nature hydrobiologique comme le besoin en inondation de certains milieux particuliers. Une recherche sur ce thème est en cours. 

4.9 Peut-on contractualiser l'entretien de rivière ? 

Il existe des possibilités sur le moyen terme, mais pas de garantie de pérennité. Aucune inscription n'est possible à l'heure actuelle, à notre connaissance. 

4.10 Comment utiliser les mesures agri-environnementales pour aménager les zones d'expansion le long des cours d'eau ? 

Il existe de nombreuses pistes de réflexion pour contractualiser avec les agriculteurs riverains (voir l'exemple de l'Alsace). Dans le cas du barrage ecrêteur de crue duVeurdre sur l'Ailier, à sec 9 années sur 10, il est prévu que les terrains soient achetés par les collectivités et mis gracieusement à la disposition des agriculteurs, à la double condition de n'y conduire que des prairies permanentes et de ne pas demander d'indemnités en cas d'inondation. 

Attention à l'impossibilité dans le cadre du statut du fermage, d'imposer ou interdire une culture donnée sur des terres louées. De telles obligations ou interdictions deviennent possibles en cas de DUP ou de mise à disposition gracieuse. Reste alors à surveiller l'application des règles. 

4.11 Comment constituer des atlas de zones inondables pour définir des Périmètres de prévention des risques (PPR), la responsabilité de ces périmètres revenant aux services de l'Etat ? 

Les textes réglementaires sur les PPR entraînent des difficultés d'application et ne tiennent pas compte des spécificités régionales. Celles-ci doivent faire l'objet d'une réflexion locale sur la base des documents génériques régissant les PPR. 

Les cartes d'aléa issue d'une étude d'inondabilité sont supposée contenir tous les éléments pour élaborer un atlas des zones inondables voire un PPR. Pour ce qui concerne les données, une étude inondabilité complète sur une rivière coûte quelques centaines de milliers de francs. Un guide de la méthode inondabilité est en cours de réalisation par le Cemagref et sera édité et diffusé par les agences de l'eau. 

Les phénomènes hydrologiques étant continus, la construction des cartes d'aléas peut être réalisée à partir des études de crues fréquentes (là où une crue centennale apporte x mètres d'eau, la crue décennale apporte y cm d'eau, on peut procéder par analogie). 

Berges 3, 6, 7, 10, 18, 21, 23 

Risque d'inondation 4, 5, 19, 21, 22, 23 

Zones d'expansion de crue 7, 19, 21 

Endiguements 3, 8, 9, 10, 13, 19, 20 

Entretien et restauration de rivière 18, 21, 23, 25 

Lit mineur 3, 6, 7, 8, 9, 16, 17 

Méthode inondabilité 4, 22, 24, 25, 26 

Restauration des cours d'eau 18, 23. 

Voir aussi Entretien et restauration des rivières 

Zones d'expansion de crues Voir Crues 

LOUIS-JEAN avenue d’Embrun, 05003 GAP cedex Tél. : 04.92.53.17.00 Dépôt légal : 679 — Août 1999 Imprimé en France 

Ce manuel propose un état des connaissances relatives aux influences que peuvent exercer sur les inondations les activités humaines en milieu rural. 

Le point est fait suivant quatre axes. 

L'occupation du sol et l'aménagement de l'espace d'une manière générale deux aspects des activités agricoles : les pratiques tout d'abord, puis le drainage et l'assainissement ; et enfin l'aménagement des rivières. 

L'état des connaissances se prolonge par des propositions de bonnes pratiques d'aménagement visant à éviter que ces activités n'aggravent les conséquences des inondations. 

Adoptant une approche généraliste, le manuel «Activités rurales et inondations : connaissances et bonnes pratiques» apporte aux acteurs de l'espace rural concernés par des aménagements influençant l'écoulement des eaux, des lignes directices importantes pour leur activité, et permet d'initier la conception et la réalisation de projets concrets. 
