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SEDRIVER: Augmentation des crues, augmentation des transports de sédiments: moins de poissons?

 

Le changement climatique modifie le transport de sédiments dans les torrents. Les chercheurs ont développé un modèle qui simule le transport des sédiments par charriage dans les cours d’eau de montage. Le projet a aussi examiné les effets des sédiments transportés sur le développement des populations de truites de rivière.

Description du projet (projet de recherche terminé)

Les changements climatiques vont avoir des incidences sur les phénomènes d’écoulement et le transport de sédiments dans les rivières de montagne: on s’attend à de plus fortes précipitations, ce qui entraînera des crues plus intenses avec sans doute de plus importants dépôts de sédiments. En outre, il y aura un déplacement dans le temps des écoulements à l’intérieur d’une année. Ces modifications influenceront l’habitat et le développement des populations de truites de rivière. Le projet SEDRIVER a étudié les incidences possibles des changements climatiques sur le transport de sédiments et sur les truites de rivière dans les rivières de montagne.

Méthodes

Les chercheurs ont développé le modèle sedFlow pour simuler le charriage dans les rivières de montagne. A l’aide d’un calcul d’écoulement simplifié, ce modèle détermine le transport à long terme de matériaux charriés dans les chenaux des bassins hydrographiques alpins. Des dépôts soudains de sédiments, dus par exemple aux coulées de boue, peuvent également être pris en compte à cet égard.

Des études sur le terrain portant sur plusieurs rivières de montagne suisses ont calculé la durée de la période de frai, l’utilisation de l’habitat par les animaux qui frayent et la profondeur d’enfouissement des œufs des truites de rivière. A trois sections de la Petite Emme, on a étudié les conditions locales, les utilisations du mésohabitat en été/automne et la présence des truites. Pour ces trois sections, on a en outre appliqué le modèle d’évaluation du mésohabitat MEM.

Selon un modèle d’écoulement qui repose sur des scénarios climatiques du groupe de recherche C2SM de l’EPFZ, les écoulements dans les bassins hydrographiques de la Petite Emme et du Brenno vont augmenter en hiver à l’avenir. Ces données d’écoulement ont été entrées dans le modèle de simulation sedFlow. Les chercheurs ont ainsi pu étudier les répercussions possibles sur le transport de matériaux charriés et sur les truites de rivière. En outre, des scénarios ont été établis pour les crues et les dépôts de sédiments extrêmes.

Résultats

La période de frai des truites de rivière débute fin octobre et dure jusqu'à début janvier. La profondeur d’enfouissement des œufs est en moyenne de l’ordre de 4 cm. Cette valeur est nettement inférieure à ce que montrent des enquêtes antérieures dans des cours d’eau de plaine.

Le modèle sedFlow a permis de simuler les profondeurs d’érosion futures en hiver. Les résultats montrent que dans la Petite Emme et le Brenno, ces profondeurs n’augmenteront quasiment pas dans un avenir proche (2012-2050), mais augmenteront nettement dans un avenir plus éloigné (2070-2099), surtout dans le Brenno. Cet accroissement de la profondeur d’érosion est problématique en période de frai et met en danger la survie des œufs et des truites récemment écloses. Pendant cette phase délicate de la vie des truites de rivière, l’étiage du cours d’eau devrait intervenir, surtout dans un avenir éloigné, plus tardivement que dans la période de contrôle. Les résultats des études sur la Petite Emme permettent cependant de conclure que les écoulements plus faibles en été pourraient entraîner une plus grande diversité d’habitats avec davantage de zones d’étiage pour les jeunes truites.

Les répercussions des coulées de boue sur le transport de sédiments ont été étudiées à l’aide de scénarios sur le Brenno et la Hasliaare. Les résultats montrent que les répercussions sur le charriage à proximité d’un affluent varient selon que le dépôt de sédiments dû à la coulée de boue intervient de façon continue ou brutale. De même, il importe de savoir si le dépôt de sédiments se produit plutôt tôt ou tard durant la crue.

Importance pour la recherche et la pratique

Les modifications sur l’habitat et le développement des truites de rivière que devraient entraîner les changements climatiques peuvent être aussi bien positives que négatives: d’une part, l’accroissement des profondeurs d’érosion mettra en danger la reproduction naturelle des truites de rivière. D’autre part, les écoulements plus faibles en été à l’avenir pourraient créer des conditions d’habitat partiellement plus favorables pour les jeunes truites. Mais l’habitat et le développement des truites de rivière sont également influencés par d’autres facteurs, tels que les endiguements de cours d’eau, les mesures de renaturation et la hausse de la température de l’eau qui devrait être provoquée par les changements climatiques.

Les nouvelles approches de calcul du transport des matériaux charriés mises en œuvre dans le modèle sedFlow visent à aider les experts et les décideurs à évaluer les dangers dans les bassins hydrographiques alpins. En s’appuyant sur ces approches, il sera possible de développer des concepts d’entretien et de protection durables.

Titre original

Effets du changement climatique sur les rivières de montagne (SEDRIVER)

Direction du projet

  • Dr. Dieter Rickenmann, Eidg. Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL
  • Dr. Armin Peter, Fischökologie und Evolution, Eawag Dübendorf
  • Dr. Jens Martin Turowski, Gebirgshydrologie und Wildbäche, Eidg. Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL

Projet partenaire

Un projet partenaire, dirigé par le Prof. A. Schleiss de l'EPFL de Lausanne et financé par l'Office fédéral de l'environnement (OFEV), étudie comment la modification de l'apport en sédiments dans les rivières alpines influe sur les risques de détérioration des ouvrages de protection contre les crues. Suite à cette étude, des stratégies visant à contrer ces nouveaux risques de détérioration vont être examinées. Il s'agira en l’occurrence de tenir compte principalement des fonctions coûts-bénéfices ainsi que des aspects de durabilité.