PRINCIPE

Méthode permettant d’évaluer la capacité biogénique d’un lac (note /20) en regard des communautés de macroinvertébrés qui le peuplent. L’indice obtenu correspond à la moyenne géométrique de deux sous-indices : Indice biotique littoral de richesse et de diversité (Potentiel trophique = Bl : conductivité, calcium, nutriments) et l’indice de déficit taxonomique (Perte de richesse taxonomique entre la surface et le fond = Df, lié à l’oxygène dissous et à la matière organique)

MISE EN ŒUVRE

Echantillonnage

Les prélèvements sont réalisés à deux profondeurs distinctes : 

• En zone littorale sur l’isobathe = 2 m
• En zone profonde sur l’isobathe correspondant à une profondeur = 0,66 * la profondeur maximale du lac

Le nombre de prélèvements à effectuer est proportionnel à la longueur de chacune des deux isobathes : 
Pour la zone littorale : Nb = 4 log(e) (10*Ll + 1) avec Ll longueur de l’isobathe littorale (nombre de sites est arrondi à l’entier supérieur)
Pour la zone profonde : Nb = 2,5 log(e) (10*Lf+1) avec Lf longueur de l’isobathe profonde (nombre de sites est arrondi à l’entier supérieur)
Pour les petits lacs, le nombre minimum de points est fixé à quatre pour chaque isobathe
La surface de prélèvement doit représenter 1/20ème  m2 et un volume de 1 dm3
La distribution des prélèvements sur les 2 isobathes s’effectue dans le sens des aiguilles d’une montre
La distribution des prélèvements suit des transects basés sur les deux isobathes, complétée par des points supplémentaires sur l’isobathe littorale de longueur plus importante. Les zones où les isobathes sont resserrées seront évitées

Période d’échantillonnage

Au printemps après la fonte des glaces et le mélange des couches, en général entre mars et mai suivant l’altitude et les années

Matériel

L’échantillonnage s’effectue à l’aide d’une benne Ekman modifiée de façon à n’obtenir que les cinq premiers centimètres de sédiments et ainsi éviter la dispersion des invertébrés dans un volume trop important. Les parties latérales de la benne sont lestées et un limitateur de pénétration est installé dans la benne

Préparation des échantillons

• Tamisage de l’échantillon dans des mailles de 250 μm de diamètre
• Stockage des échantillons dans un lieu réfrigéré après fixation dans une solution de formol à 5 %

Identification

Identification jusqu’au genre sauf : 

• Pour les Diptères autres que les Chironomidae = Famille
• Pour les Nématodes = Embranchement
• Pour les Oligochètes, création de trois groupes : Tubificidae avec soies capillaires, Tubificidae sans soies capillaires, et autres Oligochètes

Dénombrement

Echantillons de fond : pas de comptage mais estimation du nombre d’individus selon trois classes (nb < 100 ; 100 < nb < 500 ; nb > 500)
Echantillons littoraux : détermination de : 

• la densité de chaque taxon avec détermination du nombre d’individus par mètre carré
• l’occurrence de chaque taxon (selon le niveau de détermination donné ci-dessus) 

DETERMINATION DE L’IBL

Détermination de l’indice biotique littoral

$Bl=\sqrt{vl(\log_{e} dl)}$ avec vl : nombre de taxons collectés sur l’isobathe littorale et dl : nombre d’individus  / m²

Détermination de l’indice de déficit taxonomique

$Df=\sqrt{[ql(k*vf)/vl]}$ avec k : coefficient de correction des pertes de taxon entre les deux isobathes soit (0.033*vl)+1, vf : nombre de taxon collectés dans la zone profonde, ql : l’indice de qualité de la faune littorale (note de taxon indicateur collecté dans 50 % des prélèvements de la zone littorale)

Calcul de l’IBL

$IBL=2,5*\sqrt{Bl*Df}$   avec 0 ≤ IBL ≤ 20

INTERPRETATION

Le calcul de cet indice autorise l’évaluation de la capacité biogène du lac avec deux niveaux d’interprétations liés aux deux sous indices: 
Le potentiel trophique des lacs (conductivité, calcium et nutriments)
La qualité du sédiment de fond (oxygène dissous et teneur en matière organique) 
Le classement est d’ordre qualitatif : 

• Lac de bonne qualité biologique => eubiotique
• Lac de mauvaise qualité biologique => dysbiotique

Classement d’ordre quantitatif : 

• Lac caractérisé par une densité de faune faible : oligobiotique
• Lac caractérisé par une densité de faune importante : polybiotique

Sinuosité : elle est le résultat d’un équilibre entre la pente de la vallée et la charge solide transportée par le cours d’eau. Elle est déterminée par le rapport entre la longueur curviligne totale d’un cours d’eau dans sa vallée et la longueur de la vallée elle-même (axe de la vallée). 

La répartition des classes de sinuosité de Cohen (1998) est la suivante : 

NB : La valeur de la sinuosité est fortement dépendante de l’échelle à laquelle elle est étudiée. Un cours d’eau méandriforme pourra présenter des valeurs inférieures à 1 si le linéaire étudié est insuffisant. A l’inverse, si le linéaire d’étude est trop important, le calcul de la sinuosité pourra ne pas refléter la réalité car inférieur à 1.

Principe

Un cours d’eau peut être segmenté en un certain nombre d’entités dont chacune présente un intérêt tant en matière de connaissance globale du fonctionnement des milieux aquatiques que de gestion intégrée. L’objectif principal est de raisonner en secteurs homogènes. On peut distinguer un certain nombre d’échelles d’analyse emboitées par ordre décroissant de taille.

Echelle d’analyse

Cours d’eau
Secteur

• Ces trois entités ne sont en général décrites que pour de très grands cours d’eau (Loire, Rhône, Allier, ...)

Unité

• Le secteur et l’unité représentent en général 1000 x la largeur du lit à pleins bords

Tronçon

• Les limites de cette unité sont determinées à partir des paramètres géologiques, géomorphologiques, hydrologiques et se traduisent par de nettes modifications de la morphologie de la rivière (Passage Montagne-Plaine, confluence avec affluent important)
• Etendue correspondant à environ 100-1000 x la largeur du lit à pleins bords
• Sectorisation à l’échelle du tronçon établie à partir de carte 1/50 000
• Apparaît comme l’échelle la plus adaptée pour une gestion globale et intégrée des cours d’eau

(Echelle sur laquelle sont basés les tronçons géomorphologiques du CEMAGREF)

Sous tronçon

• Etendue correspondant à environ  100-1000 x la largeur du lit à pleins bords
• Sectorisation à l’échelle du sous-tronçon établie à partir de carte 1/25 000

Segment

• Se caractérise par une homogénéité des faciès ou des séquences de faciès ainsi que de la morphologie en plan
• Etendue correspondant à environ 100 x la largeur du lit à pleins bords
• Sectorisation à l’échelle du segment établie à partir de carte 1/25 000
• Le choix de la station d’étude peut se faire au niveau de cette entité

Séquence

• Succession répétée de faciès d’écoulement

Faciès

• Unité morphodynamique présentant une certaine uniformité en termes de hauteur, vitesse et substrat
• Etendue correspondant à environ 1-100 x la largeur du lit à pleins bords

Ambiance

• Entité utilisée en écologie plus qu’en géomorphologie, notamment pour certains grands milieux
• Etendue inférieure à la largeur du lit à pleins bords

Habitats

• Entité correspondant à la conjonction des trois variables physiques du milieu aquatique : hauteur d’eau, vitesse de courant et granulométrie du substrat
• Etendue inférieure à la largeur du lit à pleins bords

REGULATION	Variations du niveau d’eau amont	Type d’ajutage	Observations
Niveau d’eau amont régulé	Très faible variation (< 0,03 m)	Echancrure à faible charge (hmin = 20 cm)	La régulation du niveau d’eau amont doit être privilégiée. Aménagement d’une vanne régulée à l’entrée du canal d’amenée, directrices des turbines, turbines à pales orientables…
		Déversoirs courts
	Faible variation (0,03 à 0,10 m)	Orifice à faible charge
Niveau d’eau amont non régulé	Variation de 0,10 m à 0,20-0,25 m	Echancrures profondes	Hauteur de charge > 8 fois la variation du niveau d’eau amont en dessous de la cote légale de retenue
		Modules à masques
	Variation comprise entre 0,20 m et 0,40 m	Orifice à forte charge aménagé dans une vanne (H > 5 fois l’abaissement  du niveau d’eau amont) Dispositif avec électrovanne
		Orifices successifs dans une passe à bassins La variation du niveau d’eau amont est divisée par le nombre d’orifices successifs
Niveau d’eau amont non régulé	Fortes variations	Electrovanne	Validation du réglage de la vanne par le SPE, doit être doublée par un dispositif de contrôle

La délivrance du débit minimal  par surverse en faible hauteur de charge (<0,05m) sur la crête du barrage est à proscrire, un simple abaissement  de 2cm de la cote de la ligne d’eau amont suffit à diviser par deux la valeur du débit restitué. Il sera alors préféré l’aménagement d’une échancrure suffisamment profonde de façon à avoir une charge au moins 10 fois supérieure à la capacité de régulation du niveau d’eau amont

Principe

• Estimation de la qualité biologique d’un plan d’eau à partir de la présence et l’abondance de différents groupes algaux

Echantillonnage

• Trois campagnes réalisées durant la période de production biologique :
  • Au printemps en évitant la phase des eaux claires
  • En plein été
  • En fin de stratification estivale lorsque l’épilimnium atteint son maximum d’épaisseur
• Prélèvements effectués au filet de type Nansen : un trait vertical partant de la zone profonde jusqu’à la surface et un trait horizontal tiré sur une centaine de mètre (filet entre 1 et 2 mètres sous la surface de l’eau)
• Echantillons conservés dans des flacons de 100 à 250 ml et conservés par addition de lugol

Détermination

• Effectué a minima au genre pour 400 individus
• Pour les formes simples, le nombre de cellules est compté directement lors du comptage au microscope inversé
• Lorsque les cellules sont difficilement discernables lors du comptage, notamment dans le cas des algues coloniales ou filamenteuses, le comptage est fait séparément avec une estimation du nombre moyen de cellules par colonie ou filament. Un facteur multiplicateur est alors affecté par échantillon 

Formule de l’indice planctonique

Ipl = moyenne (∑ Qi x Aj) sur la base des résultats obtenus lors des trois campagnes
Avec Qi = coefficient attribué à chaque groupe d’algues
Aj = classe d’abondance relative de chaque groupe d’algues 

Coefficients attribués aux groupes algaux repères

Plus les groupes sont liés à l’eutrophisation ou présentent un caractère indésirable, plus le poids attribué (Qi) est élevé

Classe d’abondance relative de chaque groupe algal

• Détermination des abondances relatives au microscope à partir du comptage d’une centaine d’individus, de colonies, de coenobes ou de trichomes suivant si les espèces sont uni ou pluricellulaires

Interprétations

Champs d’application

• Adapté aux plans d’eau naturels ou artificiels présentant un hypolimnion stratifié durablement en été ou de profondeur moyenne supérieure à 3 m, à condition que le recouvrement des macrophytes soit inférieur à 10 %
• Non adapté aux milieux peu profonds, dans lesquels la dynamique thermique, les échanges eau-sédiments, l’emprise des macrophytes divergent de ceux des milieux profonds

PRINCIPE

Méthode d’aide à la détermination des débits minimum basée sur l’estimation de la capacité d’accueil physique pour certaines espèces de l’ichtyofaune à différentes valeurs de débits. Elle croise des valeurs de paramètres physiques (Hauteur, vitesse, substrat) avec des préférences des espèces (modèles biologiques) pour ces mêmes paramètres. Des mesures à différents débits (Méthode LAMMI-EDF.R et D) ou la mise en œuvre de modèle hydraulique (modèle EVHA) ou statistique (modèle ESTIMHAB) permettent d’obtenir l’évolution de la capacité d’accueil en fonction du débit et de définir ainsi la sensibilité du cours d’eau à la réduction de la valeur de débit minimum

DOMAINE D’APPLICATION

• Géographique-Physique :
  • Cours d’eau du territoire métropolitain (voir spécificités selon les méthodes d’application)
  • Cours d’eau morphologiquement peu modifié
  • Cours d’eau dont la pente < 5 %
• Biologique : 
  • Espèces exprimant des préférences marquées pour les hauteurs d’eau, les vitesses et le substrat : Salmonidés (SAT, TRF, OBR : besoin de bonnes conditions de reproduction) et Cyprinidés rhéophiles (BAF surtout)

CONDITIONS DE MISE EN OEUVRE

• Application sur le terrain : 

(voir fiche spécifique à chaque méthode d’application)

• Interprétation des résultats : 

L’utilisation de chacune de ces méthodes nécessite :

• la caractérisation des enjeux écologiques (espèces cibles, stades de développement)
• une analyse complémentaire basée sur l’hydrologie notamment au regard des conditions d’étiage
• l’interprétation des données hydrauliques et morphologiques (évolution de la largeur en fonction du débit)
• l’utilisation des résultats des modèles d’habitats (Courbes de SPU) pour comparer des scénarios de gestion de débits, et quantifier ce qu'ils impliquent en terme de perte/gain d'habitat pour différents stades biologiques à différentes périodes de l'année

LIMITES D’APPLICATION

• Méthode d’aide à la fixation des débits minimum biologiques
• Incertitudes biologiques associées aux incertitudes liées aux modèles
• Incertitudes liées aux données hydrologiques
• Forte sensibilité sur le choix des stations, sur les conditions de réalisation des mesures, sur le choix des modèles biologiques
• Méthodes à ne privilégier que lorsque le tronçon présente des enjeux

CONTEXTE

Face aux diverses utilisations de l’eau par l’homme (irrigation, hydroélectricité, industrie, ...), l’adéquation de ces différents usages avec le fonctionnement des milieux aquatiques pour l’atteinte du bon état écologique a entraîné la nécessité de définir des débits minimum biologiques garantissant l’ensemble des fonctionnalités du milieu (fonctionnement physique, autoépuration, ...) ainsi que la continuité écologique.
Pour apprécier la valeur de débit à maintenir dans un cours d’eau, différentes méthodes ont vu le jour : les méthodes hydrologiques, les méthodes hydrauliques et les méthodes dites d’«habitat».

LES METHODES HYDROLOGIQUES

Principe

L’hydrologie constitue la base du fonctionnement des cours d’eau avec un rôle clé des conditions d’étiage. Leur dégradation entraînent des impacts morphologiques et écologiques d’où la nécessité de fixer des valeurs de débits qui respectent certaines conditions minimales de l’hydrologie à l’étiage.
Elles se basent toutes sur des chroniques de débits. La détermination des valeurs seuils est tirée des courbes de débits classés, des valeurs moyennes de débits associées à des durées, ou des pourcentages d’une valeur caractéristique du régime hydrologique.

Principales méthodes

• Méthodes basées sur la courbe des débits classés permettant de définir des valeurs seuils correspondant au Q90-Q95.
• Méthodes s’appuyant sur des valeurs moyennes de débits associées à des durées (VCN)
• Méthodes s’appuyant sur le pourcentage d’une valeur caractéristique du régime hydrologique (Pourcentage du module ou du QMNA5)

Commentaires

Approche simple et relativement rapide en terme de valeurs de débit minimum. Méthodes demandant une bonne analyse des cycles hydrologiques et notamment une bonne description des situations d’étiage (base de référence pour la mise en œuvre d’autres méthodes puisque permettant la comparaison de la valeur de débit minimum proposée pour un aménagement avec les conditions naturelles d’étiage). 
Néanmoins, ces méthodes ne reposent pas sur des critères écologiques, hydrauliques ou hydromorphologiques

LES METHODES HYDRAULIQUES

Principe

Elles se basent sur les relations entre paramètres hydrauliques, morphologie du cours d’eau et valeur de débit minimum.
Elles reposent généralement sur la relation entre la surface mouillée (donnant ainsi une idée de l’habitat disponible) et la valeur de débit. Cette relation dépend de la morphologie du cours d’eau avec toutefois trois plages de débits :

• une plage de débit pour lesquels la surface mouillée diminue très significativement,
• une plage de débit où la surface mouillée évolue peu
• une plage de débit correspondant au basculement entre les deux précédentes.

Le choix des débits minimums doit s’effectuer au sein de cette dernière plage.

Principales méthodes

Environ 23 méthodes sont recensées. Elles étudient en général l’évolution des vitesses et des hauteurs d’eau moyennes, les largeurs mouillées ou le périmètre mouillé dont la plus répandue est la méthode de Tennant (ou méthode de Montana).

Commentaires

Globalement, les expériences montrent que la plage de débit à partir de laquelle les conditions hydrauliques et la surface mouillée évoluent très nettement se situe très souvent entre 15 et 25% du module.
Ces méthodes ne reposent que sur des caractéristiques physiques, aucun critère biologique n’est pris en compte.

LES METHODES « HABITAT »

Principe

La détermination du débit minimum biologique s’appuie sur le croisement entre les préférendum d’habitat (Hauteur d’eau, vitesse, substrat) des espèces peuplant le cours d’eau concerné par l’aménagement et l’évolution des conditions hydrauliques en fonction du débit.

Principales méthodes

• Méthode IFIM (Instream Flow Incremental Methodology) (USA) et ses développements techniques : 
• Méthode EVHA (Evaluation de l’Habitat), Estimhab, Méthode LAMMI (EDF – Recherche et développement)

Commentaires

Les résultats issus de ces méthodes sont très sensibles à la représentativité des sites de mesures et à leurs caractéristiques topographiques (Les outils EVHA et LAMMI ont été surtout développés pour les cours d’eau de pente <5%), au choix des modèles biologiques utilisés (il est préférable d’utiliser des espèces sensibles aux conditions hydrauliques telles que les salmonidés ou les cyprinidés rhéophiles à des stades adultes et/ou reproduction), à la situation morphologique du cours d’eau.

PERIODE DE TRAVAUX

• S’affranchir des périodes de reproduction des espèces piscicoles et le cas échéant des périodes de migration

ISOLEMENT  DES CHANTIERS

• Travail hors d’eau pouvant nécessiter l’isolement du chantier
• Origine des matériaux pour le cordon d’isolement
• Utilisation d’un géotextile pour l’étanchéité

CIRCULATION DES ENGINS

• Création d’une piste d’accès provisoire au chantier
• Limiter la traversée du lit à un ou deux points en privilégiant le passage à gué ou les ponts à proximité du chantier notamment pour les opérations lourdes
• Travail à partir de la berge

REJETS : Laitance de béton,  MES,  Pollution accidentelle

• Pompage avec récupération des matières en suspension, et indication des points d’évacuation
• Mise en place de bassins de décantation
• Mise en place d’un suivi des concentrations en matière en suspension
• Platelage pour éviter l’entraînement vers les eaux
• Aires de stockage, d’entretien des engins et de récupération des huiles usagées en dehors de la zone de chantier, raccordement des installations d’assainissement à une fosse septique, au réseau existant, ….

PECHE DE SAUVEGARDE

• Pêche de sauvegarde aux frais du pétitionnaire si nécessaire

REMISE  EN ETAT

• Retrait des matériaux de carrière 
• Végétalisation et plantation avec des essences adaptées des berges et des talus, si un décapage a eu lieu au moment des travaux,
• Reconstitution de la granulométrie d'origine afin de recréer une diversité des écoulements