6 novembre 2014 - Communication invitée sur l'hydrogéomorphologie du TCC aux Rencontres Migrateurs 2014 (5-6 novembre 2014, Poitiers)

L'équipe fait une présentation orale aux Rencontres Migrateurs de Poitiers, le 6 septembre 2014. La communication,  centrée sur l'analyse du fonctionnement hydrogéomorphologique du TCC, présente les premiers résultats et les objectifs des études à venir en prévision de la restauration des transports solides liée à l'arasement partiel du barrage.

1er au 5 septembre 2014 - Troisième campagne hydroécologique dans le TCC de Poutès

La campagne de septembre 2013 s'est déroulée dans des conditions météorologiques bien meilleure que celle de fin de printemps (hydrologie stable et très beau temps). En plus de l'échantillonnage des diatomées et des macro-invertébrés benthiques sur les 5 stations sélectionnées, deux tâches supplémentaires ont été conduites : 

1. Les faciès hydrauliques des stations ont été cartographiés au DGPS pour les conditions de débit réservé du TCC et pour les conditions de faible débit dans les zones situées hors de l'influence de l'aménagement de Poutès.

2. Les densités du biofilm benthique (chlorophylle a) ont été mesurées in situ à l'aide d'une sonde BenthoTorch BBE. Plus de 300 mesures ont été faites sur 11 stations incluant les 5 sites faisant l'objet du suivi hydrécologique. L'échantillonnage a été conduit de façon à essayer de déterminer l'incidence du type de faciès hydraulique sur la densité du biofilm et sa composition, la sonde BBE discriminant lors des mesures les cyanobactéries, les diatomées et les algues brunes. Un petit film présentant la manip est en cours de montage et sera ajouté à cet article dès qu'il aura été terminé.

7 au 10 juillet 2014 - Seconde campagne hydroécologique dans le TCC de Poutès

La seconde campagne hydroécologique ayant pour but de dresser l'état de référence avant arasement du barrage de Poutès a été conduite dans des conditions météorologiques particulièrement mauvaises. En effet, la météo ressemblait plus à celle d'un mois d'avril que d'un début d'été (10°C). La pluie, omniprésente pendant toute la durée de la campagne et pendant le w.e. qui l'a précédée a engendré des débits anormalement élevés pour la saison, et des conditions de travail particulièrement rudes pour les 6 personnels de GEOLAB engagés dans les opérations de terrain.

Trois types d'actions ont été conduites :

1. Les échantillons hydrobiologiques (macroinvertébrés et diatomées benthiques) ont été collectés sur les 5 stations prévues. Trois sont situées dans le TCC en aval du barrage soumis au débit réservé de 4-5 m3/s, leur positionnement suivant un gradient d'impact géomorphologique décroissant (fort en amont, faible en position intermédiaire, nul sur le site aval) ; deux de ces stations sont très difficiles d'accès. Deux stations sont situées en dehors de l'emprise de l'ouvrage (amont et aval du barrage) dans des milieux a priori très peu perturbés et servent donc de point de référence.
2. Une campagne de mesure in situ de la densité des cyanobactéries, algues vertes et diatomées couvrant les blocs et galets du chenal a été réalisée dans la perspective d'un mémoire d'étudiant du Master Géoenvironnement de l'Université Blaise Pascal. Plus de 200 mesures ont été faites sur 11 stations à écoulement rapide (seuils et rapides), en intégrant notamment la diversité des faciès géomorphologiques et hydrauliques (plats courants, radiers, rapides) et la distribution géographique des unités géomorphologiques. Là encore, les mesures ont porté sur des site localisés dans et hors du TCC de Poutès.
3. Les stations de mesure hydrobiologiques du TCC sont localisées au droit de bancs formés de blocs et galets couverts d'une dense végétation arbustive et arborée. Cette végétation soumise à de très forte contraintes hydrodynamique est très fortement marquée par les écoulements de crue. Un des objectifs de l'étude est de caractériser cette végétation et de déterminer comment elle influence/perturbe le transit et l'érosion/sédimentation de la charge alluvionnaire grossière (blocs et galets), ainsi que la distribution de l'énergie cinétique sur les bancs. Se pose aussi la question de l'incidence de cette végétation sur la sédimentation des sables aujourd'hui piégée dans la retenue de Poutès, et de la résilience du système (capacité des futures crues à "nettoyer" le TCC de cette végétation, notamment si les sables sont piégés et renforcent la cohésion des bancs végétalisés). La campagne de terrain de juillet a permis de mettre en place la méthodologie qui sera conduite pour caractériser la végétation des bancs du TCC.

Localisation des 5 stations hydrobiologiques et des point d'échantillonnage sur les deux stations amont du TCC (13 points sur les différents faciès du seuil-rapide, 3 points dans la mouille).

Coupes en long et en en travers du chenal du TCC issue de l'imagerie LIDAR (proche du P3TCC). Elle présente la structure de la végétation alluviale bordant le chenal. L'image est tellement détaillée qu'elle permet de reconnaître certaines essence et d'identifier les accidents d'orientation de certains arbres bousculées par les crues. On voit également sur la coupe longitudinale l'impact des crues qui couchent les arbres en tête de banc (flèche verte), permettant ainsi de reconstituer la chronologie de l'évolution de la couverture végétale.

Dense végétation alluviale couvrant les bancs du TCC (site P3TCC). Remarquer la morphologie spécifique des arbres très fortement affectés par l'hydrodynamique des crues et les transports solides (blocs et galets). Les arbres sont tordus voire étêtés et de nombreux rejets verticaux se produisent sur les débris ligneux. Les racines, apparentes dans les zones d'érosion (chenal de crue), sont très endommagées par le charriage des blocs et galets.

19 au 21 mai 2014 - Seconde campagne de mesure de la qualité de l'eau du haut bassin de l'Allier et mise en place d'un réseau de thermographes enregistrant la température de l'eau

La campagne de terrain de mai 2014 a été consacrée d'une part à poursuivre l'échantillonnage des stations de qualité de l'eau identifiées en septembre 2013, d'autre part à implanter une trentaine de thermographes enregistreurs mis à notre disposition par EDF. Ces thermographes mesurent à un pas horaire la température de l'eau de l'Allier et de ses affluents. Quatre thermographes supplémentaires ont été implantés en bordure du chenal de l'Allier et mesurent la température de l'air de façon à déterminer l'influence thermique du gradient d'altitude de la zone d'étude.

Un nouvel équipement récemment acquis par le laboratoire (sonde bbe BenthoTorch) a également été testé sur les sites d'étude. Il mesure la concentration [µg chl-a/cm²] du biofilm algal se développant sur les blocs et galets composant le fond du chenal (c'est ce biofilm qui rend le milieu particulièrement glissant pour celui qui s'y aventure). L'objectif est ici de tenter de relier les paramètres de la qualité de l'eau à la production de cyanobactéries, d'algues vertes et de diatomées. Lors de cette phase de test, des mesures ont été effectuées sur chaque station où les prélèvements d'eau ont été faits en faisant varier plusieurs paramètres tels le faciès hydraulique, la vitesse et la profondeur de l'eau, la nature et rugosité du substrat (basaltes, granites, gneiss...).

Le traitement en laboratoire des données est en cours.

Mise en place d'un capteur de température dans le TCC au pied du barrage. Trois autres capteurs ont également été répartis le long du linéaire du TCC jusqu'à Monistrol-d'Allier. Ils enregistrent la température de l'eau au pas de temps horaire (24 mesures sont stockées quotidiennement).

Mesure de qualité de l'eau dans un affluent de l'Allier. En plus de prélèvements d'eau et de mesures in-situ des propriétés physicochimiques de l'eau, l'équipe a expérimenté une sonde "bbe BenthoTorch" qui mesure la quantité de chlorophylle a (µg/cm2) présente sur les galets et blocs pavant le fond du chenal. La mesure distingue notamment la part respective des diatomées, des algues vertes et des cyanobactéries dans la valeur totale mesurée. Ce sont ces algues qui en se développant forment un biofilm extrêmement glissant sur le fond des cours d'eau. L'un des objectifs de ce travail est de mettre en relation les indicateurs de qualité de l'eau et la production du biofilm algal.

Installation d'un capteur et enregistreur de température sur un affluent de l'Allier. Au total, plus de trente enregistreurs identiques à celui-ci ont été positionnés dans l'Allier et sur ses affluents, dans l'eau et dans l'air pour 5 d'entre-eux. La zone d'implantation couvre toute la haute vallée de l'Allier, entre le village de Luc et Chanteuges.

12 avril 2014 - Premiers résultats cartographiques sur la population et le bétail des communes du haut bassin

Sur la base du recensement de la population (INSEE) et du recensement général agricole (RGA), une analyse démographique a été conduite. Elle concerne la population humaine et le bétail identifié dans le RGA sous le terme d'UGB (Unité de Gros Bétail). Le tableau ci-dessous présente la démographie de ces deux populations et son évolution en 1999 (2000) et 2010 pour les 70 communes du haut Allier situées en amont de Langeac. 

Démographie humaine et d'UGB des 70 communes du haut-Allier localisées en amont  de Langeac (d'après les données du RGA)

Une série de cartes démographiques a également été réalisée à l'échelle communale par l'intermédiaire d'un Système d'Information Géographique. Une partie des cartes est présentée ci-dessous.

1. Démographie des communes du haut-Allier

La carte de la population communale en 2010 montre que la population du haut bassin de l'Allier est concentrée dans 3 communes : Langogne, Saugues et Langeac. Plus à l'aval, Brioude et ses communes limitrophes constituent un dernier foyer de population. Le rôle attractif du Puy-en-Velay peut également être souligné, puisque les communes limitrophes partiellement à l'extérieur du bassin versant de l'Allier sont également des zones où la population est plus forte.

L'évolution démographique communale des périodes 1990-99 et 1999-2010 traduit des phénomènes complémentaires en faisant apparaître en rouge les accroissements et en bleu les diminutions de population :

1. Globalement, les communes du haut-Allier ont perdu une partie de leur population au cours des deux périodes (large dominante de la couleur bleu sur les cartes). 
2. Une seconde information de ces cartes est le poids de plus en plus fort des communes situées en périphérie des centres urbains principaux qui présentent toutes un solde positif, alors que la population de la commune principale baisse (Langeac, Langogne et Brioude).
3. Le pouvoir attractif du Puy-en-Velay, situé à l'extérieur du bassin de l'Allier, est fort et se renforce entre 1999 et 2010, comme l'illustre l'accroissement de la population des communes localisées dans le Centre-Est des cartes d'évolution.

2. Populations animales communales (Unité de Gros Bovins - UGB)

Dans le Recensement Général Agricole, le cheptel animal communal est comptabilisé en Unités de Gros Bovins. L'analyse de l'effectif total des 70 communes du haut-Allier localisées en amont de Langeac montre que la population animale est de l'ordre de 4 fois supérieure à la population humaine (voir tableau ci-dessus), traduisant ainsi sa forte vocation pastorale. Cette population a baissé de l'ordre de 2320 UGB (-3%) entre 2000 et 2010.

L'analyse statistique de la population d'UGB 2010 à l'échelle communale indique que la moitié des communes étudiées (35) avait en 2010 une population animale inférieure ou égale à 860 UGB, 25% (17) d'entre-elles avaient moins de 430 UGB et 25% (17) d'entre-elles plus de 1420 UGB.

Graphique présentant la répartition du nombre d'UGB pour les 70 communes du haut-Allier situées en amont de Langeac, en 2010 (d'après les données du RGA).

Les images de l'évolution communale du cheptel traduisent plutôt, quant à elles, des situations contrastées:

1. Entre 1988 et 2000, les communes du haut-bassin ont vu s'accroître le nombre de têtes de bétail, comme en atteste la prédominance de cercles jaunes orangés sur la carte.
2. Entre 2000 et 2010, le cheptel des communes est globalement en baisse. On note cependant que la population de bétail continue de progresser sur les plateaux SO du haut-Allier, alors qu'elle tend plutôt à diminuer dans les communes bordant le cours de l'Allier et dans la partie aval du haut bassin versant.

Le lecteur notera que cette analyse purement démographique ne prend pas en considération les éventuelles modifications des pratiques pastorales (intensification des pratiques pastorales, intensification de l'amendement des prairies, progression des pratiques d'ensilage), qui elles relèvent d'un autre type d'approche.

3. Pression sur l'environnement 

Si l’occupation humaine du haut-bassin versant reste faible (moins de 20.000 habitants), le nombre d’UGB est quant à lui nettement plus fort, dépassant 80.000 unités. Il est communément admis par les spécialistes que : 

1. chaque UGB représente  une charge fertilisante de 73 kg d’azote (N) par an ; 
2. chaque UGB équivaut à une valeur polluante de 13 Equivalent Habitant (EH) pour le phosphore P (soit 12 kg de P/an), et de 18 EH pour la Matière Organique (soit 394 kg de MO/an). 

De ces chiffres, il résulte que le bétail de l’ensemble des communes du haut-Allier équivaut à plus d’un million d’EH pour la valeur polluante en P et à près de 1.45 million d’EH pour la valeur polluante en MO. 

Evolution amont-aval de la concentration en nitrate des eaux du haut-Allier et de ses affluents : 1) sur l'Allier, la concentration en NO3- augmente régulièrement de l'amont en aval ; 2) les affluents véhiculent quant à eux une charge en nitrate sensiblement supérieure à celle de l'Allier (d'après les données issues de la campagne de mesure des 12-13 septembre 2013)..

 Les déjections de ces animaux, qui servent à engraisser les pâtures et cultures, sont autant de sources de pollution diffuse pour les eaux superficielles du réseau hydrographique. En plus des pertes directes dans les eaux superficielles que certaines études estiment à 1,5% des déjections animales annuelles, les 98,5 autres pourcents des rejets sont épandus sur les prairies et cultures, et sont donc théoriquement totalement consommés lors de la croissance des plantes. Si tel n’est pas le cas, ces nutriments résiduels, notamment l’azote et le phosphore, sont aussi transférés dans le réseau hydrographique via le cycle hydrologique (ruissellement de surface et dans les sols, infiltration dans les nappes) et alimentent les écoulements fluviatiles, comme le soulignent différentes études. Cette pollution diffuse vient alors dynamiser la production de matière organique primaire des cours d’eau, au final, dégradant la qualité de l’eau.

Dépôt de fumier en attente d'épandage (haut-Allier, 20 mai 2014).

Parmi l’ensemble des facteurs explicatifs (épuration incomplète des eaux transitant par les STEP, effet des réservoirs de l’Allier et de ses affluents…), il ainsi indispensable de prendre en considération la vocation agropastorale marquée de la haute vallée de l’Allier pour aborder la question de la qualité de l’eau et des facteurs qui pourraient conduire à son altération. Le suivi de la qualité de l’eau de l’Allier et de ses affluents montre que la production primaire n’est pas négligeable si on se réfère à leur position en tête de réseau hydrographique. Cette production est notamment indiquée par le fort développement phyto-planctonique qui rend les blocs et galets du fond du chenal extrêmement glissants. On peut donc suspecter un lien de cause à effet entre la teneur en nutriments de la rivière et de ses affluents, et la masse de bio-film benthique produite et couvrant le fond du chenal.

Evolution amont-aval du biofilm se développant sur les blocs et galets du chenal (valeur médiane de 7 mesures par station) : 1) sur l'Allier, le biofilm benthique est fortement développé entre Langogne et l'aval de la prise d'eau de Naussac ; il est également fort en aval du barrage de Poutès; 2) comme pour les nitrates, les affluents présentent des concentrations en biofilm fréquemment plus élevées que l'Allier (d'après les données issues de la campagne de mesure des 19-21 mai 2014).

4 février 2014 - Séminaire de restitution "Nouveau Poutès"

À l'initiative d'EDF, un séminaire de restitution des activités des recherche autour de la ré configuration du barrage de Poutès s'est tenu au Puy-en-Velay, le 4 février dernier. A cette occasion, les chercheurs de GEOLAB ont présenté les activités et premiers résultats acquis au cours des 6 premiers mois de recherche, ainsi que les perspectives pour l'année 2014.

Le diaporama présenté à cette occasion est disponible en format pdf (7.88 Mo).