DEFINITION DES FONCTIONNALITES ECOLOGIQUES DES

Ministère
de l’Equipement,
des Transports
et du Logement
DIRECTION REGIONALE DE
PARIS
2, QUAI DE GRENELLE
75732 PARIS CEDEX 15
Centre d’Etudes
Techniques
Maritimes
Et Fluviales
Département
Voies Navigables
et Eau
DEFINITION DES FONCTIONNALITES ECOLOGIQUES
DES BERGES DES CANAUX POUR LA NAVIGATION
- APPLICATION A LEUR VEGETALISATION -
Mars 2000
CELLULE DAPPLICATION EN ÉCOLOGIE
Université de Bourgogne
6, Bd Gabriel - 21000 DIJON
Tél.: 03.80.39.62.49 / 03.80.3;9.62.25
Fax: 03.80.39.63.36
ESPACE ENVIRONNEMENT
DEVELOPPEMENT
Lié au laboratoire THEMA
UPRESA 6049 CNRS
Université de Franche -Comté
3, rue Violet - 25000 Besançon
Ministère
de l’Equipement,
des Transports
et du Logement
DIRECTION REGIONALE DE
PARIS
2, QUAI DE GRENELLE
75732 PARIS CEDEX 15
Centre d’Etudes
Techniques
Maritimes
Et Fluviales
Département
Voies Navigables
et Eau
DEFINITION DES FONCTIONNALITES ECOLOGIQUES
DES BERGES DES CANAUX POUR LA NAVIGATION
- APPLICATION A LEUR VEGETALISATION -
Mars 2000
Réalisation :
Dominique OBERTI
Laurent COUDERCHET
François CHAMBAUD
CELLULE DAPPLICATION EN ÉCOLOGIE
Université de Bourgogne
6, Bd Gabriel - 21000 DIJON
Tél.: 03.80.39.62.49 / 03.80.3;9.62.25
Fax: 03.80.39.63.36
ESPACE ENVIRONNEMENT
DEVELOPPEMENT
Lié au laboratoire THEMA
UPRESA 6049 CNRS
Université de Franche -Comté
3, rue Violet - 25000 Besançon
COMPOSITION DU COMITE DE PILOTAGE
M. AMOROS,
Université Claude Bernard Lyon I, Laboratoire d'Ecologie des Hydrosystèmes Fluviaux.
M CHARRIER,
Centre d'Etudes Techniques Maritimes et Fluviales, Cellule Environnement.
Mme. COLLIN-HUET,
Direction Départementale de l'Equipement Haute-Marne, Cellule Eau-Environnement.
Mme FLAQUET-LACOUX,
Centre d'Etudes Techniques Maritimes et Fluviales, Département Voies Navigables et
Eau, Groupe Ouvrages Fluviaux.
M MARTINET,
Ministère de l'Aménagement du Territoire et de l'Environnement, Bureau de l'Ecologie des
Rivières.
Mme PORTEBOIS, Centre
d'Etudes Techniques Maritimes et Fluviales, Cellule Environnement.
SOMMAIRE
INTRODUCTION.......................................................................................................................................................................1
I. LE CONTEXTE........................................................................................................................................................................6
1
2
. LE PROJET ...........................................................................................................................................................................6
. LA DEMARCHE ....................................................................................................................................................................9
2.1. Généralités .....................................................................................................................................................................9
2.2. Analyse des fonctions................................................................................................................................................ 10
II. LE SYSTEME “CANAL” ....................................................................................................................................................34
1
2
. LES MECANISMES DU SYSTEME ......................................................................................................................................34
. LES COMPOSANTES DU SYSTEME ..................................................................................................................................35
III. TYPOLOGIE SEQUENTIELLE ET FONCTIONNELLE................................................................................................39
1
2
3
. LES FACTEURS DE LA TYPOLOGIE SEQUENTIELLE....................................................................................................39
. LE RECUEIL DE L’INFORMATION ..................................................................................................................................42
. A NALYSE FONCTIONNELLE DES BERGES : DESCRIPTION DE LA METHODE ..........................................................43
3.1. Généralités .................................................................................................................................................................. 43
3.2. Aspects méthodologiques généraux ....................................................................................................................... 44
3.3. Le recueil de l’information....................................................................................................................................... 46
IV. RELATIONS ENTRE FONCTIONS ET FONCTIONNALITES ..................................................................................48
1
2
3
. GENERALITES ...................................................................................................................................................................48
. EXEMPLE DE FORMALISAT ION DES FONCTIONS PAYSAGERES DE LA VEGETATION DES BERGES .....................52
. COMBINATOIRE DES FONCTIONS ET COHERENCE DU PROJET ................................................................................52
V. CONCLUSION.....................................................................................................................................................................54
BIBLIOGRAPHIE......................................................................................................................................................................56
ANNEXES ..................................................................................................................................................................................59
Introduction
D'après le guide méthodologique des documents d'objectifs Natura 2000 (définition originale), la
fonctionnalité est l'ensemble des fonctions écologiques nécessaires à la permanence des composantes
d'un écosystème ou d'un habitat, qu'elles soient abiotiques (édaphiques, microclimatiques), ou biotiques
(proies, plantes-hôtes, mycorhises...). La fonctionnalité peut être intrinsèque au milieu considéré ou
dépendre des facteurs extrinsèques.
Il faut comprendre dans l'expression "permanence des composantes d'un écosystème", le maintien ou la
pérennité du fonctionnement de celui-ci.
Cette définition introduit les notions de fonction et de permanence (fonctionnement), qui sous-tendent le
concept de développement durable 1. Dans notre cas, il semble que la fonctionnalité soit un ensemble de
facteurs, qui pour le cas qui nous intéresse, étant appréhendée à un niveau macroscopique : facteur
physique, socio-économique ou biologique.
Le schéma suivant (d'après CETMEF, 2000) matérialise, sur l'objet canal qui comprend ici trois
systèmes longitudinaux : le canal (C), la digue (B) et son environnement immédiat (E), la "position" des
trois fonctions citées précédemment.
Chaque bande se compose de sous-systèmes (E1, E2 pour l'environnement de la berge et B1, B2 par
exemple pour la berge) présentant un fonctionnement propre que l'on peut assimiler à de
l'autorégulation (petite boucle sur le schéma). Outre ce fonctionnement, chaque sous-système possède
une fonction propre (flèches transversales) : par exemple, la digue présente une fonction évidente de
soutènement mais plus ponctuellement des fonctions biologiques particulières (filtre chimique, habitat
pour la faune...).
Les fonctions ainsi répertoriées sont susceptibles d'influer sur les autres sous-systèmes (relations
transversales) : par exemple, la fonction corridor (présence d'une ripisylve épaisse sur la berge par
exemple) peut jouer un rôle sur l'amélioration de la qualité des eaux du canal.
1
TESTARD J. (1999).- Des Hommes probables.- Seuil.
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Espace Environnement
1
B1
canal
fonctionnalité
E1
B2
t
en
m
ne
n
o
cti
n
Fo
B3
E2
ons
i
t
c
fon
Schéma 1 : notions de fonctionnalité, fonction et fonctionnement adaptées à l'objet
canal (d'après travaux CETMEF, 2000).
Les canaux constituent des éléments très singuliers de l’environnement. Ces infrastructures construites
dans des sites qui peuvent ne pas présenter d’unité naturelle, alternativement en remblai ou déblai par
rapport au terrain naturel, ont constitué, dans une bande de territoire souvent élargie, des systèmes
fonctionnels originaux.
Par les nombreuses fonctions écologiques, sociales et économiques qu'ils peuvent jouer, les berges des
canaux présentent une valeur certaine pour la collectivité. Cet intérêt, maximal quand ces différentes
fonctions peuvent être assurées, dépend de deux caractéristiques essentielles :
• l'espace potentiel sur le quel les berges se développent ;
• la pression d'exploitation et d'entretien du canal, sa vocation comme voie de transport de
marchandise ou support de l'activité touristique.
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Espace Environnement
2
Le premier facteur est étroitement dépendant de la morphologie du canal, la pente, la présence d'une
risberme et s'exprime à travers le degré de connexion liant les milieux riverains aux milieux aquatiques :
la connexion est maximale lorsque la ripisylve est développée dans une plaine d'inondation (la situation
la plus défavorable étant le cas d'une cuvette de canal étanchée). Elle se réduit d'autant plus que le
contact terre-eau s'amenuise.
Le second facteur contribue à modifier les types de ripisylves (structure spatiale, choix d'essences...).
L'homme contrôle l'extension spatiale des corridors. Il peut également modifier sa composition
floristique au point de privilégier des peuplements monospécifiques (ex. du peuplier et du frêne).
Schéma 2 : zone de transition entre pression d'exploitation et pression d'entretien
La présente contribution vise à rechercher les fonctions et les modes de fonctionnement globaux de ces
systèmes écologiques et territoriaux, en vue de leur aménagement (végétalisation) et de leur gestion.
Il nous paraît important de redéfinir la notion de "berge" relative à la zone d'étude : << zone appartenant
au Domaine Public Navigable français, comprise entre l'écosystème canal et l'écosystème terrestre
(assimilable à la zone de l'écotone)>>. Il est également nécessaire de définir les termes décrivant les
différents éléments constitutifs de la berge. Le schéma ci-dessous propose une décomposition
fonctionnelle (cas d'un profil mixte) :
Schéma 3 : décomposition fonctionnelle (cas d'un profil mixte) des berges d'un canal
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Espace Environnement
3
La construction des canaux à petit gabarit s’est poursuivie jusqu’au début du XXè siècle. Au fil du
temps, les rives de ces voies d’eau ont été plantées d’arbres d’alignement, soit par le service de la
navigation, soit par des concessionnaires, pour leur besoin d’exploitation (la SEITA, pour la fabrication
d’allumettes). Ces plantations constituent d’une part un patrimoine paysager et écologique (elles
constituent un élément déterminant du biotope) et d’autre part une des composantes essentielles du
potentiel de développement de l’activité touristique (navigation de plaisance).
Les constructions récentes concernent des gabarits plus importants, mettant en œuvre des techniques
très différentes, elles produisent des conditions de milieu et des enjeux très différents.
L’aménagement des berges a souvent été réalisé dans un contexte socio-économique qui impliquait des
modes de gestion opposés à ceux qui pourraient être proposés aujourd’hui :
• les arbres étaient implantés en alignements monospécifiques, au-delà des chemins de halage et
de contre-halage, les essences retenues répondaient à des objectifs économiques de production
de bois 2, ou d’exploitation3 ;
• les protections de berges devaient maintenir un profil en travers compatible avec le gabarit des
barges (maçonnerie dans certaines voies d’eau anciennes et, plus communément, protections en
palplanches métalliques ou enrochements, voir chapitre 1.2.2).
D’une façon générale, la gestion économique a donc longtemps imposé des interventions stéréotypées
sur les berges des canaux.
Aujourd’hui, la formidable mutation de vocation de certaines voies d’eau résultant du développemnt du
tourisme fluvial et surtout la prise de conscience des enjeux d’environnement, redéfinissent
complètement les règles d’interventions sur ces ouvrages. Le changement des données du problème a
été très rapide, aussi des difficultés de maîtrise et d'adaptation des pratiques de gestion vis à vis de ces
enjeux sont apparues au fur et à mesure des opérations d'aménagements. En l’absence de règles
spécifiques, des préconisations nouvelles font appel à des concepts et schémas élaborés pour d’autres
types de milieux. Ainsi les aménagements paysagers reproduisent-ils des principes développés pour les
bords de route (géométrie des alignements et symbolique des espèces prescrites4).
Quant aux protections de berges, qui font encore largement appel à des techniques de génie civil
lourdes et coûteuses (palplanches, enrochement, cuvelage en béton), elles s’inspirent parfois des
principes développés pour les cours d’eau : “techniques végétales”. Toutefois, ces pratiques sont très
peu justifiées sur le plan du fonctionnement écologique particulier des canaux : milieux très artificialisés,
caractéristiques des berges, discontinuité importante entre milieu terrestre et milieu aquatique,
fonctionnement hydrologique très particulier. Les protections végétales de berges offrent certainement
2
3
les peupliers le long des berges de la Saône et du canal du Rhône au Rhin
protection au vent des péniches vides par alignements serrés de charme sur le canal de la Marne à la Saône
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4
une réponse adaptée au contexte particulier des voies d’eau artificielles, elles doivent s’inscrire en
cohérence avec les fonctionnements écologiques et territoriaux.
Notre démarche repose principalement sur l’entrée biologique. Les facteurs humains entrent en ligne
de compte lorsqu’ils exercent une forte contrainte physique (navigation), ou lorsque les objectifs de
gestion/entretien imposent certaines règles de fonctionnement. Par ailleurs, les usages peuvent orienter
de manière significative les aménagements : vocation touristique ou halieutique 5.
L'étude est essentiellement théorique et méthodologique. Recherche et dépouillement bibliographique
en constituent l'axe essentiel. Sur cette base, nous proposons un protocole d’analyse des canaux et de
leur environnement, préalable à la définition de programmes de gestion et d’aménagement.
Ce protocole sera par la suite testé sur le terrain, il pourra alors faire l’objet d’ajustements.
4
BOURGERY C., CASTANER D. (1988).- Les plantations d'alignement le long des routes, chemins, canaux, allées.I.D.F.
5
Opération en cours sur le canal du Rhône au Rhin, dans les environs de Dole.
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5
I. Le contexte
1
. Le projet
Chaque intervention sur les voies d’eau s’inscrit dans un contexte particulier : la demande émane
directement du gestionnaire de la voie d’eau, elle intervient également à la demande de collectivités
locales ou territoriales. Elle répond à des objectifs immédiats : restauration du milieu suite à des coupes
d’exploitation ou protection de berges pour lutter contre des fuites, par exemple. Elle peut aussi
s’inscrire dans le cadre d’un aménagement neuf.
Schéma 4 : exemple du contexte de l’aménagement des berges de la Marne à la Saône, en Côte
d’Or6.
L’exemple des travaux que nous avons mené sur le canal de la Marne à la Saône montre que la prise
en compte des usages et des contraintes d’entretien est indispensable. L’analyse des fonctionnalités
écologiques du système apporte toutefois des réponses économiques à certaines situations
6
V.N.F. (1994).- Replantation des berges du canal de la Marne à la Saône, étude paysagère.- L. Couderchet,
C.P.R.E.
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6
préoccupantes (dans ce cas, la restauration des berges après la coupe d’alignements d’épicéas
dépérissants).
Le problème de gestion d'un espace se pose à différentes échelles : échelles de l'écosystème 7, de
l'écocomplexe, voire du territoire. Elle doit s'appuyer sur une bonne connaissance des unités
élémentaires (écosystèmes). A cette échelle, elle fait appel à la typologie (définition des types
d'écosystèmes d'un espace) et à une délimitation spatiale qui permet de comprendre le fonctionnement
des unités, en préalable à l'élaboration d'un plan de gestion.
Une typologie, pour quoi faire ?
• connaître les unités écologiques,
• permettre une démarche prospective (dans une typologie, le retrait ou l'ajout d'une variable
aboutit à caractériser des types différents) ;
• asseoir une politique patrimoniale (connaître les systèmes écologiques, évaluer ces systèmes,
gérer la diversité, le paysage...) ;
• restaurer les milieux naturels ou artificiels dégradés ;
• créer de nouveaux systèmes naturels en réponse à un diagnostic de manque ;
• optimiser une gestion ordinaire, intégrée.
Une analyse spatiale, pour quoi faire ?
• gérer l'information à un niveau de précision stable et défini a priori ;
• organiser la combinaison de l'information (typologie) ;
• représenter les unités (visualisation, cartographies) ;
• connaître l'extension des unités écologiques, de la logique de leur distribution ;
• proposer des simulations.
Quelles typologie et analyse spatiale ?
Quels sont les paramètres explicatifs et fonctionnels à intégrer à la définition des unités ?
Que doit-on connaître de chaque unité pour gérer ? : végétation et populations animales, caractères
physiques du biotope, fonctionnement du milieu, adaptation aux contraintes, aux perturbations, histoire
des utilisations humaines, interactions entre les autres écosystèmes, complémentarité, fonctionnalité visà-vis de certaines populations animales, et surtout évolution dans le temps, indispensable pour une prise
7
écosystème : biotope bien défini spatialement associé à une biocénose et dont le fonctionnement est connu ainsi
que l'évolution temporelle.
écocomplexe : concept d'écologue du paysage désignant un ensemble d'habitats modifiés par l'homme, ayant
une dimension spatiale se chiffrant en kilomètre et qui présentent une certaine répétitivité. Une fraction de bocage
donne un bon exemple de telles structures.
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Espace Environnement
7
de conscience du caractère stabilité/instabilité des milieux et également pour relativiser l'importance de
certaines formations végétales.
Les typologies sont destinées aux gestionnaires, elles sont nécessaires à plusieurs titres :
• connaître les milieux présents
Ô
typologie descriptive,
• connaître leurs règles de fonctionnement, leur évolution et leurs utilisations
Ô
typologie fonctionnelle
Méthodes de travail et outils pouvant être utilisés :
L'idéal est d'avoir un système emboîté lorsque le s problèmes se posent à l'échelle d'un territoire étendu.
A l'échelle d'un territoire, on peut envisager une approche conjointe typologie -analyse spatiale :
• à partir d'images satellitaires ou de photographies aériennes pour la définition d'unités
physionomiques, de faciès paysagers. Le SIG permet d'intégrer et de croiser d'autres plans
d'information préparant le plan d'échantillonnage pour l'étude de terrain. Cette alternative
pourrait être efficace dans certains cas ; son coût de mise en oeuvre nous paraît cependant
prohibitif dans le cadre très précis de la fonctionnalité écologique des berges. Pour des plans de
gestion régionaux, cette information pourrait trouver une utilité lorsque la densité des canaux est
importante,
• par l'addition de données de perception d'espace sur le plan paysager.
Elle aboutit à la définition de complexes d'écosystèmes sensibles nécessitant une étude approfondie, une
typologie plus fine.
A l'échelle du site (le canal), on peut passer à cette typologie plus fine : typologie séquentielle suivie
d'une typologie fonctionnelle. La typologie fonctionnelle est établie sur des bases phytoécologiques.
Elle offre la possibilité de travailler progressivement en établissant des priorités dans le choix des
données (contrôle des variables) intégrées dans l'analyse du fonctionnement. Face à un aménagement
(infrastructure linéaire), l'approche multiple (analyse multivariée avec choix des variables) permet une
demarche prospective et d'évaluation des risques de façon précise. Un type identifié à partir de
certaines variables pourrait être très différent selon qu'on le détermine à certaines autres variables.
Ainsi cette approche emboîtée permet des changements d'échelle avec la réalisation de "zoom" en cas
de besoin sur des zones précises (faciès d'érosion, dépérissement de la ripisylve....).
Enfin, la typologie séquentielle et fonctionnelle doit être vulgarisée, présenter des clés d'identification8 et
faire l'objet de stages de formation et de transfert dans le cadre de la phase d'entretien et de gestion
courante du canal (phase ultime de l'opération).
8
OBERTI D. (1993).- Catalogue des types de stations forestières de la Plaine de l'Ill - Guide simplifié pour le choix
des essences.- C.A.E., O.N.F. Alsace, C.R.P.F Lorraine-Alsace, 3 vol. + 1 guide
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8
2
. La démarche
2.1. Généralités
Les conditions d'usage (fonctions) et d'entretien doivent être inscrites parmi les objectifs du projet, au
même titre que les objectifs de fonctionnalité écologique . Lorsque l'objectif prioritaire de
l'intervention concerne la préservation des milieux naturels, les facteurs humains sont considérés
comme des agents ayant une action sur les états de l'écosystème (fonction et fonctionnement sont donc
liés). Ainsi, le traitement des berges opposées (halage, contre-halage) peut varier, même si les
conditions intrinsèques de milieu sont identiques.
Le diagnostic permet pourtant de mettre au jour une réponse de la végétation à des formes d’entretien
différentes. Sur les bases de ce constat, on peut proposer d’entériner de nouvelles pratiques.
Le schéma n°1 page 2 montre une certaine complexité du contexte des interventions. En effet, dans
certaines configurations, les objectifs d’aménagement peuvent être difficiles à concilier : protection des
habitats de la faune pour certains, simplification des conditions d’entretien, pour d’autres. L’analyse des
fonctionnements du système offre un schéma d’aménagement théorique dé-spatialisé. Selon les
fonctions privilégiées, sa validation par les partenaires précède les premières esquisses d’aménagement
sur le plan. Cette démarche simplifie beaucoup l’obtention du consensus 9.
En définitive, les activités humaines sur le système sont un des facteurs de son fonctionnement. Les
orientations sont différentes selon la fonction que les acteurs souhaitent mettre en avant :
• la fonction socio-économique ;
• les fonctions physiques ;
• les fonctions biologiques ;
• la fonction paysagère, qui procède des trois autres fonctions, ou qui les intègre.
Ces différents points ne sont pas classés selon leur importance, qui peut varier d'une situation à l'autre.
A ces fonctions très générales, on peut associer dans certains cas, la vocation patrimoniale. Le canal
du Midi est classé patrimoine mondial de l'UNESCO.
9
V.N.F. (1999).- Restauration des berges de la Saône suite à la récolte des peupliers par la SEITA sur la commune
de Fareins (Ain).- Etude ESPACE environnement/CAE en cours.
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9
2.2. Analyse des fonctions
2.2.1. Les fonctions physiques
Elles sont directement associées à la fonction principale des canaux qui réside dans le transport
intérieur de marchandises et de passagers (tourisme).
Dans ce contexte, les berges apparaissent comme des infrastructures linéaires multiformes et
multifonctionnelles.
Elles assurent :
o l'étanchéité de la voie d'eau
L'étanchéité dépend (voir schéma 5) :
• de la configuration du canal (les risques de fuites sont naturellement plus importants lorsque la
berge est en remblai) ;
• des matériaux de la digue.
L'étanchéité peut être assurée dès sa conception si le canal est situé sur un terrain imperméable. Sinon
des dispositifs d'étanchéité adaptés peuvent être mis en oeuvre dès sa conception ou en confortement.
On distingue :
• les revêtements de surface mis en place sur la cuvette ou seulement sur les berges : couche
d'argile, perré maçonné, cuvelage béton, dispositifs d'étanchéité par géosynthétique ;
• les écrans étanches, mis en place dans les digues : paroi moulée, rideau de palplanches.
Schéma 5 : estimation des pertes d'eau en fonction du profil du canal
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10
o la fonction de stabilité
Cette fonction de stabilité comporte trois aspects.
La stabilité du corps de digue (cas d'une berge en remblai) qui peut être préjudiciable pour la
sécurité publique. En effet la rupture d'une digue entraîne une vidange du bief et des inondations à
l'aval.
Le soutènement qui a pour objectif d'assurer la stabilité de l'ouvrage. Il est utilisé pour des contraintes
d'usage (quai d'accostage, voirie, chemin de service) et des contraintes d'emprise (verticalité de la
berge). Il s'agit d'une protection totale de la berge. Il peut être constitué de rideaux de palplanches ou
d'un mur poids en gabions.
La protection contre l'érosion due au batillage. Cette protection peut être :
• partielle (ne s'applique pas sur la totalité de la berge) pour des phénomènes de surface
prépondérantes : enrochements, rideaux alternés de palplanches, tunages bois, tunages géotextiles,
gabions, matelas Reno, gabions géotextiles, techniques végétales ;
• totale en présence de courants de retour ou de courants naturels importants : enrochements, matelas
Reno, rideaux alternés, gabions ou tunages et protection de risberme en enrochements ou matelas
Reno.
Le schéma suivant énumère les types de berges (typologie des berges proposée par le CETMEF,
Département Voies Navigables et Eau) connus sur le territoire national et les différents dispositifs de
protections qui leurs sont appliquées.
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Espace Environnement
11
Type 1 : Etanchéité de surface sur la cuvette (talus amont et plafond)
•
•
•
Dispositif d’étanchéité par géosynthétiques
Béton bitumineux
Béton de ciment ou autre
T.N.
T.N.
T.N.
Profil en remblai
Profil en déblai
Type 2 : Etanchéité dans le corps de digue et protection de berges partielle
Ecran vertical étanche :
• rideau de palplanche
• rideau d’injection
• paroi moulée
Protection de berges partielle
ou totale (Cf type 3) :
T.N.
T.N.
Profil en remblai
Type 3 : Protection de berges (profil en déblai et profil en remblai)
Enrochements
Rideaux alternés de palplanches
Tunages bois, tunages géotextiles
Gabions, matelas Réno, gabions géotextiles
Techniques végétales
Enrochements
Matelas Réno
T.N.
T.N.
Protection totale
Protection partielle
Type 4 : Soutènement partiel ou total
•
•
Soutènement total :
rideaux de palplanches autostable ou ancré
murs poids en gabions
T.N.
T.N.
T.N.
Profil en remblai
Profil en déblai
Soutènement partiel :
protection de risberme en enrochements / matelas Reno
+
rideaux alternés / gabions / tunages
T.N.
Profil en remblai
Profil en déblai
Schéma 6 : typologie des berges ( d’après travaux CETMEF Département Voies Navigables et Eau, mars 2000 )
CAE ------------------- CETMEF 2000
Espace environnement
12
2.2.2. Les fonctions biologiques
Elles sont multiples mais peuvent se décliner selon quatre catégories principales :
• fonctions d'échange
• fonctions de support
• fonctions d'habitats refuges
• fonctions de corridors
o les fonctions d'échange (sous-entendu de flux)
Les flux10 sont des déplacements d'énergie et de matière mis en mouvement par diverses forces : flux
hydriques, flux biotiques (organismes vivants), flux de matières organiques et minérales (dissoutes et
particulaires).
Les forces qui assurent le transport des flux sont des vecteurs (biotiques ou abiotiques).
L'eau demeure le vecteur principal, le vent et les organismes vivants n'apportent qu'une contribution
relative.
Deux concepts permettent de rendre compte des phénomènes d'échanges qui se déroulent sur les
berges : écotone et connectivité.
La notion d'écotone recouvre un grand nombre de termes et de phénomènes tels que interface,
bordure, frontière, zone de contact, zone de transition, zone d'échange, effet lisière, effet barrière, effet
filtre.
La connectivité est un paramètre du fonctionnement du paysage. Elle se traduit par les effets des
processus (facteurs du milieu ou facteurs propres à la sous-population) par lequels les sous-populations
(animales ou végétales) de chaque unité en interface peuvent être interconnectées pour former un
ensemble démographique appelé métapopulation.11
La connectivité peut être spatiale ou biologique.
La connectivité spatiale est une notion qui vise à mettre en évidence les liens structuraux existant
entre les différentes tâches d'habitat. Plusieurs critères permettent d'évaluer la connexité d'un habitat,
et ce quelque soit son degré de fragmentation. On peut, au nombre de ces paramètres déterminants,
citer : la distance séparant les différents fragments (notion de contiguï té ou de voisinage spatial), la
résistivité de l'espace intercalaire, la densité des connexions, la structure spatiales des connexions...
10
A MOROS C., PETTS G.E., (1993).- Hydrosystèmes fluviaux.- Masson, 300 p.
M ERRIAM G., (1984).- Connectivity : a fondamental ecological characteristic of landscape pattern.- Procedings
of the International Association of Landscape Ecology 1, 5-15.
11
CAE___________________CETMEF 2000
Espace Environnement
13
L'orientation des flux biologiques est déterminée par des éléments conducteurs du paysage (corridors,
barrières...) : dans la mesure où ils conditionnent les possibilités d'investissement de l'espace par une
population, ce sont eux qui rendent possible ou improbable son maintien, voire sa propagation.
La connectivité biologique est la mesure des liens fonctionnels existant entre les unités écologiques d'un
paysage. Elle permet de paramètrer les processus par lesquels des sous-populations sont inter-reliées
en une unité démographique fonctionnelle. On y a recours pour analyser les flux biologiques, pour les
caractériser en termes de fréquence et d'intensité.
Le transfert d'un élément abiotique ou biotique d'une unité vers une unité voisine constitue la modalité la
plus simple et la plus évidente d'interaction. On peut distinguer :
• le transfert d'eau
L'eau est l'élément le plus fréquemment échangé entre unités. La circulation et le stockage de
l'eau dépendent bien sûr des paramètres physiques qui règlent la circulation de l'eau et le
stockage mais aussi des caractéristiques biologiques des espèces présentes. Par exemple, en
fonction de la longueur des racines qu'elles peuvent développer, les espèces végétales assurent
leur alimentation hydrique en se répartissant sur la berge selon la distance qui sépare la surface
du sol du toit de la nappe d'eau (gradient, ceintures concentriques).
Les transferts sont souvent contrariés par les dispositifs d'étanchéité installés sur le talus amont
de la berge.
• le transfert de sels nutritifs
Les flux hydriques, souterrains comme superficiels, véhiculent des sels dissous, qui peuvent
modifier considérablement le fonctionnement du système canal. Ainsi, l'apport de nitrates et de
phosphates par les eaux de ruissellement venant des cultures accentue l'eutrophisation de l'eau
du canal, surtout lorsqu'il est en déblai.
• le transfert de matière organique
La végétation des berges contribue à l'apport au canal de la matière organique particulaire et
dissoute (feuilles mortes, brindilles...). Selon la nature des espèces de la ripisylve, les feuilles
mortes sont dégradées plus ou moins rapidement en milieu aquatique. D'autre part,
l'augmentation de la teneur en azote des feuilles accroît leur valeur nutritive aussi bien pour les
herbiers terrestres ou les détritivores aquatiques. La chute de feuilles mortes en milieu aquatique
et leur macération peuvent aussi provoquer une désoxygénation de l'eau. Cet effet semble
immédiat et intense pour les peupliers et les frênes.12
12
TREMOLIERES M., CARBIENER R., (1981).- Aspects de l'impact des lisières forestières sur les écosystèmes
aquatiques. L'effet désoxygénant des systèmes polyphénoloxydases-polyphénols.- Acta Oecologica,
Décol.Gener.2, 199-212.
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14
• le transfert de sédiments minéraux
Selon l'intensité de leur énergie cinétique, les eaux transportent des sédiments minéraux plus ou
moins grossiers. Dans les canaux, l'énergie cinétique est faible et les éléments transportés sont
fins (argiles et limons). Lors des débordements des canaux, les sédiments sont déposés non
seulement dans les autres biefs, les contre-canaux ou les rivières (par l'intermédiaire des
ouvrages de décharge) mais également sur les berges. Les épisodes d'inondation entraînent
parfois la destruction des digues.
Contrairement aux transferts de matière organique particulaire qui s'effectuent généralement
suivant le sens gravitaire des berges vers l'eau du canal, les transferts de sédiments minéraux
s'opèrent de l'eau du canal vers l'interface terrestre.
• le transfert biotique
De nombreuses espèces animales parcourent tout au long de leur existence de nombreux
territoires de vie assez différents les uns des autres. Leur déplacement entre ces milieux
entraînent des transferts de matière et d'énergie au sein de l'écosystème. Ces déplacements sont
motivés par la recherche de ressources alimentaires et d'habitats propices à la reproduction.
Les effets de filtre constituent les autres types d'interactions entre berges et canal.
Les berges peuvent arrêter ou réduire les flux d'énergie, de matière ou d'êtres vivants susceptible s de
pénétrer dans les eaux du canal. Les berges peuvent jouer ainsi le rôle de filtres physiques, filtres
chimiques ou biologiques.
Il existe également des interactions entre ces trois catégories de filtres. En outre, des éléments
structuraux physiques peuvent arrêter des éléments biologiques en transit, tout comme des éléments
structuraux biologiques peuvent arrêter des éléments physiques ou chimiques en transit.
• effet de filtre physique
L'effet de filtre physique dépend généralement de la structure de la berge qui lui permet de faire
obstacle à un transfert de matière ou d'énergie. Le développement de la ripisylve (alignement
serré d'arbres) peut, par son ombrage, sur les canaux à petit gabarit, réduire la pénétration de
l'énergie solaire.
De même, la présence de dispositif d'étanchéité (revêtement ou paroi verticale) constitue un
écran interdisant tout échange entre le canal et la berge ainsi que les murs de soutènements,
presque aussi imperméables (ils imposent une verticalité de la berge non propice au
développement d'espèces.
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15
• effet de filtre chimique
La traversée des berges par des flux hydriques peut provoquer une diminution de leur teneur en
certaines substances chimiques. Cette diminution s'opère soit par l'absorption et assimilation de la
substance par des êtres vivants, soit par transformation (cycles du carbone, de l'azote).
Les formations végétales représentent de véritables filtres vis à vis des substances nutritives ou
toxiques véhiculées par les eaux souterraines ou superficielles en direction des eaux du canal.
L'effet semble notable lorsque la largeur excède 30 mètres, mais des travaux13 récents montrent
que l'efficacité d'une bande enherbée est déjà importante entre 12 et 18 mètres de largeur.
A l'inverse, les flux chimiques en provenance du canal peuvent se diffuser dans les aquifères
sous-jacents. La berge du canal revêt alors une grande importance dans les relations entre la
nappe phréatique et le canal. Elle est le siège de nombreuses réactions physico-chimiques qui ont
pour effet de capter une part des polluants transitant vers la nappe.
• effet de bordure
L'effet de bordure se traduit par des variations quantitatives d'éléments dans les zones situées à
proximité de l'interface.
Par exemple, la possibilité d'érosion de berge dépend en grande partie de la nature de la
communauté végétale qui occupe la berge. En effet, s'il s'agit de peuplements boisés à bois durs,
dominés par des frênes et chênes, les racines des arbres profondément enfoncées dans le sol
constituent un obstacle à la force érosive de l'eau du canal. De plus, les racines des arbres
plongeant dans l'eau sont utilisées comme abris par les poissons et comme substrats sur lesquels
peuvent se développer des peuplements d'invertébrés dont se nourrissent les poissons. En
revanche, les ripisylves dominées par les saules ou les aulnes,14 dont les racines à fort chevelu
s'étendent surtout horizontalement, semblent peu utilisées comme sites de reproduction.
o les fonctions de support et d'habitats refuges
En dehors des ouvrages liées au fonctionnement des canaux, les berges sont souvent occupées par une
végétation multistrate dont l'aspect diffère entre halage et contre halage.
Le chemin de halage, nécessairement entretenu, montre généralement une végétation rase (de type
pelouse), agrémentée parfois de plantations d'alignement au-delà de la voie de communication.
Le chemin de contre halage présente habituellement un aspect plus proche de la "naturalité",
notamment lorsqu'il n'a pas fait l'objet de mesures d'entretien régulières.
Ces fonctions de support induisent les fonctions d'abris.
13 )
14
I.T.C.F., Agences de l'Eau (1998).- Etude de l'efficacité des dispositifs enherbées.
A NDREW E., (1989).- Assessment of the value of river for otters (Lutra lutra).- Regulated rivers 4, 189-202.
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16
Lorsque les berges sont végétalisées, même en présence d'alignements artificiels, on observe des
relations fonctionnelles entre la végétation et la faune.
Les oiseaux constituent le groupe faunistique le plus présent, du moins le plus visible, bien que les
alignements monospécifiques et équiens restent relativement peu attractifs. Les espèces sont alors peu
nombreuses et assez communes : Merle noir, Corbeaux freux, Mésange bleue, Choucas, Pigeon
ramier...
Cependant, plus le couvert végétal s'étoffe et se stratifie (ce que l'on observe plus généralement au
niveau du chemin de contre-halage), plus le cortège avien s'enrichit en espèces. Le constat est
identique pour la faune mammalienne.
De fait, les études sur la diversité animale le long des berges des canaux sont rares.
o la fonction de corridor
Le terme de corridor est souvent attribué aux vallées car elles constituent non seulement des écotones
entre écosystèmes terrestres et aquatiques mais elles peuvent fournir un réseau de voies de
communication à travers le bassin versant15. Elles fournissent ainsi des axes de migration privilégiés
pour de nombreuses espèces, végétales comme animales, et assurent la dispersion des juvéniles chez
les oiseaux16 qui utilisent essentiellement les structures boisées présentes au sein de ces vallées.
La notion de corridor appliquée aux canaux est certes à nuancer. Mais elle relève du même principe.
Certains canaux traversent parfois jusqu'à plusieurs régions bio-géographiques sans rencontrer
d'obstacles naturels infranchissables, subissant ainsi de nettes variations climatiques.
Les canaux permettent ainsi des remontées de méridionalité ou de continentalité que l'on peut
confirmer par l'observation de la dynamique de colonisation d'espèces végétales, qui empruntent les
corridors17 pour se développer au-delà de leur aire naturelle de répartition.
Le rôle joué par le corridor dépend de sa structure, de sa place dans le paysage et des caractéristiques
biologiques des espèces considérées.
• structure du corridor
Sa forme plus ou moins régulière, sa largeur, l'organisation verticale de la végétation,
déterminent pour partie son rôle.
Baudry18 dans son étude sur la flore sylvatique des haies du New Jersey montre que le rôle
des linéaires boisés dans la diffusion des espèces dépend de leur largeur. La décroissance du
15
FORMAN R. (1995) .- Land Mosaics. The ecology of landscapes and regions .- Cambridge university Press,
Cambridge.
16
M ACHTANS C. (1996) .- Use of riparian buffon strips as movement corridors by forest birds .- Conservation
biology, 10 (5) : 1366-1379.
17
SCHNITZLER A.M ULLER S. (1998) .- Ecology and biogeography of highly invasive plantes in Europe. Revue
d'Ecologie (Terre et Vie) 53 (1) : 3-38.
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17
nombre d'espèces sylvatiques en fonction de la distance à un bois est surtout sensible pour les
linéaires larges (plus de 8 m). Il semble que par ailleurs, les linéaires complexes (arbres hauts
et couvert arbustif dense) sont préférés de façon significative par la faune, notamment pour
des mouvements rapides et de longues distances.
• connectivité du réseau
Le rôle des corridors dépend aussi de leur place dans le réseau d'éléments linéaires. Les
réseaux sont caractérisés par leur linéaire, le nombre et la qualité de leurs connexions et la
qualité de leurs éléments. L'ensemble de ces éléments définit les routes possibles pour aller
d'un point à un autre, et donc des probabilités de mouvements individuels.
Les intersections sont les points clefs de l'organisation des réseaux ; elles assurent la
continuité des flux entre éléments linéaires. L'effet intersection est attribué à des conditions
microclimatiques particulières et à des échanges plus importants avec les éléments voisins que
dans les autres parties du réseau (Farman, 1995).
• les corridors dans le fonctionnement des métapopulations
Les corridors agissent sur la connectivité fonctionnelle entre les populations animales locales
et sur leur dynamique en réduisant les probabilités d'extinction et en favorisant les
recolonisations 19.
L'augmentation du nombre de corridors de bonne qualité (corridor présentant une bonne
continuité par exemple) a un effet positif sur la taille de la population alors que l'augmentation
de corridors de mauvaise qualité (corridor très fragmenté) a un effet négatif.
• succession transversale d'habitats dans les corridors
C'est une notion d'ordre métrique.
Au sein des rivières non aménagées, il existe une transition graduelle topographique entre la
pleine eau et la berge. Sous certaines conditions (quand l'eau est suffisamment claire et à une
profondeur maximale de 1,50 m), cette zone de transition entre terre et eau peut être occupée
par un cortège de plantes aquatiques adaptées.
18
BAUDRY J., BUREL F. (1988) .- Dispersal, movement, connectivity and land use processes. In : J.Dover, R.G.H.
Bunce (eds).Key concepts in landscape écology.UK IALE
19
SZACKI J.,(1987) .- Ecological corridors as a factor determining the structure and organisation of a bank role
population.- Acter Theriologica, 32 : 113-123.
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18
Schéma 7 : répartition théorique de la végétation le long d'une berge de rivière planitiaire
Ces zones d'eau libre enherbées sont largement colonisées par une macrofaune (amphibiens)
aquatique spécialisée et les poissons qui trouvent ici des conditions favorables pour se
reproduire et se nourrir. De nombreux oiseaux d'eau installent leurs nids dans ces herbiers et
des petits mammifères utilisent ces secteurs comme des corridors à travers lesquels ils
peuvent se déplacer, protégés par une végétation relativement haute.
En général, la pérennité de ces herbiers n'est pas compatible avec une trop forte dynamique
de l'eau (marnage trop important, étiage exagéré).
Dans cette optique, naturalité des berges et navigation semblent tout aussi incompatibles dans
un canal, du moins à petit gabarit, lorsque les emprises nécessaires au développement des
végétaux amphibis manquent.
Les bateaux de commerce et de plaisance copromettent la tenue de dispositifs de protection
de berges végétales car ils produisent des effets néfastes pour les berges20 :
• variation du niveau d'eau ;
• courant de retour ;
• remous à proximité des berges.
Par ailleurs, des végétaux trop abondants risquent à terme de faire obstacle à la navigation
(accrétion des racines sur les hélices, difficulté d'accostage..).
Faut-il en conclure que les cortèges végétaux transversaux ne peuvent trouver leur place sur
les canaux à petits gabarits ?
Si l'on s'en réfère à certaines expériences hollandaises21, il est possible de créer ce corridor
tout en respectant les nécessités de la libre navigation.
Les schémas suivants illustrent les techniques mises au point.
20
Etienne D. et Richard F. (1995).- Catalogue de défenses de berges.- STCPMVN, Division voies navigables.
BOETERS R.E.A.M. et al.(1998) .- Ten years of experience in combining ecology and navigation de l'A.I.P.C.N,
Pays-Bas, 123-141.
21
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19
Schéma 8 : techniques mises au point pour combiner écologie et navigation
Ce type de profil semble tout à fait adapté pour permettre l'installation d'une végétation
hygrophile puis amphibie d'autant plus qu'il subsiste un échange continu entre les eaux du
canal et les eaux baignant la berge reprofilée. De tels herbiers sont très favorables aux
insectes d'eau et à la reproduction de certaines espèces de poissons.
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20
Les auteurs notent toutefois que les particules alluviales, dans des conditions de faible
dynamique, finissent à long terme, par colmater l'espace entre la berge et la palplanche.
Il est donc indispensable de trouver un équilibre pour que l'échange d'eau entre le canal et la
lagune soit :
• suffisant pour ne pas colmater la lagune ;
• pas trop important pour permettre la reprise des végétaux et éviter ainsi l'érosion.
Les différents aménagements pour prendre en compte ces considérations sont des coupures
longitudinales dans la protection ou une protection plus courte qui n'atteint pas le niveau d'eau,
permettant ainsi la circulation de l'eau (mais constituant tout de même une protection efficace
contre le batillage), comme le montre le schéma suivant.
Schéma 9 : schématisation d'aménagements permettant une protection efficace
contre le batillage
Les planches photographiques des pages suivantes illustrent des aménagements concrets
réalisés sur des canaux à grand et petit gabarit.
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21
Exemple de protections de berges sur canal à grand-gabarit :
la dérivation de Seurre et le port de Pagny, sur la Saône
L'exemple proposé ne présente pas toutes les combinaisons possibles d'aménagement de berge sur les
canaux à grand gabarit. Il est juste destiné à illustrer l'opposition qui existe entre les ouvrages à grand
gabarit et ceux à petit gabarit, et à montrer quelques situations décrites dans la documentation du
STCPMVN.
La dérivation de Seurre date de quelques dizaines d'années, un port a très récemment été aménagé sur
le bief.
La largeur des canaux à grand
gabarit
autorise
une
variété
importante de profils et de
protections
de
berges.
Les
enrochements y sont massivement
utilisés alors qu'ils sont plus rares sur
le petit gabarit.
Les défenses de berges doivent concilier, la sécurité publique et la
sécurité de l'ouvrage, le maintien de la navigabilité et de l'emprise du
canal*. Les palplanches assurent parfaitement cette fonction, elles
limitent en revanche les échanges entre milieu aquatique et milieu
terrestre.
Le type de protection présenté (rideau continu autostable), peut
connaître des variantes : ancrage, comme dans le port de Pagny (page
suivante), ou rideaux alternés, qui pourraient autoriser des échanges entre milieux terrestre et
aquatique.
Sur la dérivation de Seurre, des buissons ont été implantés pour réduire l'impact paysager du dispositif.
*Catalogue des défenses de berges, STCPMVN, Décernbre 1995
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22
Les palplanches ancrées sont une autre technique de protection,
autorisée ic i en raison de la position du plan d'eau par rapport au
terrain naturel. Sur cet exemple, les échanges entre milieu terrestre
et milieu aquatique sont légèrement moins réduits par cette option
technique, que par la précédente.
L'impact de ces dispositifs sur la faune mammalienne est important ;
les rideaux de palplanches contraignent, en effet, la migration des
animaux, provoquant parfois leur noyade*.
Les enrochements offrent des physionomies plus variées, en
raison, notamment des profils de berges qu'ils autorisent. Les
échanges entre milieu aquatique et milieu terrestre sont en
partie fonction des matériaux de sous - bassement (filtres
géotextiles, ou géomembranes bitumineuses, par exemple).
Ces dispositifs peuvent, ou non, réduire les échanges
verticaux dans la berge.
Les configurations sont donc plus variées, comme en témoignent les
photographies de la dérivation de Seurre et du port de Pagny.
Sur ce site, le creusement du port a modifié les
échanges entre le canal et la nappe, et déstabilisé la
berge.
* Les plantations d'alignernent le long des routes chemins canaux allées, Corinne
BOUC,ERY et Dominique CASTANER, Mission du paysage' édition IDF 1988.
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23
Berges des canaux à petit gabarit
Le canal du Rhône au Rhin et celui de la Marne à la Saône
La protection des berges fait appel à de
nombreuses techniques, minérales ou
végétales,
La justification fonctionnelle des choix
opérés apparaît souvent assez mal.
Ainsi, sur un même bief du canal du
Rhône au Rhin, se succèdent, sans
logique apparente, des enrochements,
des gabions et du fascinage.
L'émergence de la navigation de
plaisance et un moindre entretien des
ouvrages ont produit de nouvelles
contraintes d'érosion sur les canaux à
petit gabarit, principalement sur les biefs
en remblais.
Les
enrochements
imposent une pente
relativement douce et
consomment de ce fait
une partie de la largeur
de l'ouvrage. Colonisés
par la végétation, ils
peuvent constituer un
milieu
relativement
attractif.
Les gabions autorisent la
constitution de berges
verticales. Ils présentent
a priori de moindres
facultés d'intégration au
milieu vivant. Lorsqu'ils
s'effondrent, ils peuvent
constituer des niches
écologiques,
mais
menacent la stabilité de
l'ouvrage.
L'impact paysager des
gabions est souvent mal
perçu. Les constructeurs proposent donc de nouveaux produits,
utilisés dans l'accompagnement paysager des aménagements routiers. Des adaptations de cette
technique pourraient peut-être apporter
des résultats intéressants pour la
fonctionnalité écologique des berges.
Le fascinage et les autres protections
végétales sont à la mode. Les règles de
cet art ne semblent manifestement pas
toujours décrites et appliquées, comme
ici, dans la région de Besançon.
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24
En quelques années, sur ce bief, les
protections de berges ont été
détruites. Ces techniques, qui
peuvent pourtant présenter une
bonne solidité et rusticité, semblent
souffrir de la faiblesse de leur mise
en
oeuvre
(montant
des
investissements consentis, choix
des matériaux, techniques de
construction).
Les protections végétales vivantes constituent une
dernière option intéressante, dès lors qu'elles
s'inscrivent dans un processus fonctionnel global,
comme cela semble être le cas ici.
Un
rideau
d'hélophytes
assure
la
protection de la
berge contre le
batillage,
i1
constitue en outre
un
habitat
favorable pour la
faune terrestre et
aquatique.
Des contraintes d'entretien interdisent souvent le
développement d'une frange de végétation sur l'interface terreeau. Les principes traditionnels imposent en effet d'éliminer les
obstacles entre le chemin de service et le plan d'eau (halage,
autrefois et aujourd'hui fauchage). ils pourraient pourtant être
revus, parfois, pour autoriser le développement d'un écran
d'hélophytes, comme sur le canal du Rhône-au-Rhin (ci-dessus)
; soit même de ligneux, comme nous l'avons proposé sur le
canal de la Marne-à-la-Saône, en Côte-d'Or (ci-contre) : bief
en déblais et contre - halage (maintien des pousses d'aulnes,
de frênes et de noyers, voire plantations en pieds de berges).
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Protection de berges présentées
Fonction écologique
Palplanches
Assurent une protection efficace de l'ouvrage, en
préservant le rectangle de navigation.
• Interdisent le franchissement du canal par la
faune, provoquant la noyade des animaux.
• Interdit les échanges latéraux entre le milieu
aquatique et la berge.
Gabions
Dans l'exemple présenté, les gabions devaient • Réduisent les possibilités de franchissement du
simplement permettre de préserver le chemin de
canal par la faune terrestre et peuvent
halage puisque le canal est en déblai sur cette rive.
provoquer la mort des animaux par noyade.
Ils présentaient aussi l'avantage de ne pas réduire • La pénétration de l'eau à l'intérieur de la
le rectangle de navigation.
protection de berge autorise le développement
d'une activité biologique entre milieu aquatique
et milieu terrestre.
Enrochements
Dans
l'exemple
présenté,
les
enrochements • Autorise le franchissement de la faune
préservent le chemin de halage, mais réduisent le
terrestre.
• Peuvent avoir une fonction biologique élaborée
rectangle de navigation.
lorsqu'ils conditionnent des caches pour la
faune aquatique et qu'ils sont envahis par la
végétation.
Fascines
Fascine
Vallée du
Doubs
canal en
remblai
zone
humide
Paroi
rocheuse
canal en
déblai
• Réduisent les possibilités de franchissement du
canal par la faune terrestre et peuvent
provoquer la mort des animaux par noyade.
La fascine est installée ici sur la berge la plus • Constituent un écran non hermétique entre le
fragile pour réduire l'effet du batillage.
milieu terrestre et le milieu aquatique. Les
fascines autorisent le frai de certaines espèces
piscicoles.
Protections vivantes
Cette protection naturelle s'est mise en place de • Réalisent la transition entre milieu aquatique et
façon spontanée, le long du chemin de contre-
milieu terrestre ; hébergent des cortèges
halage, sur la berge la plus sensible.
faunistiques originaux.
• Autorisent le frai de certaines espèces
piscicoles et amphibies.
• Contribuent à l'épuration de l'eau.
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27
• Constituent un élément de diversité du biotope,
Arbres en berge
Ici, nous avons proposé de légitimer une évolution
réalisant la transition entre milieu terrestre et
milieu aquatique.
naturelle du paysage des berges. La présence des
• Hébergent des cortèges faunistiques originaux.
arbres assure une certaine stabilité de la berge,
• Conditionnent des abris sous berge, pour la
face aux effets du batillage et ne constitue pas une
contrainte à l'entretien. Ces arbres déjà en place
faune aquatique.
• Contribuent à l'épuration de l'eau.
doivent remplacer, dans le paysage, des sujets
dépérissants éliminés.
2.2.3. La fonction socio-économique
La vocation première des canaux est stratégique et économique 22. Les canaux sont à l'origine des voies
de transport. Ils ont aussi pour vocation l'alimentation en eau. Cette fonction distingue immédiatement
deux catégories d'ouvrages selon leur gabarit (grand et petit).
La circulaire n° 76-38 du 1er mars 1976, relative aux caractéristiques des voies navigables définit un
certain nombre de classes de voies navigables et fixe les caractéristiques qui devront être adoptées
pour chaque classe pour la construction de voies nouvelles ou l'aménagement de voies existantes. Les
dimensions du rectangle de navigations permettant d'assurer le passage des bateaux, sont donc définies
pour chaque classe. Ce rectangle doit être en permance disponible, ce qui impose des opérations
d'entretien (dragage) et de surveillance (dégradation des berges dans le canal).
L'accessibilité à la voie d'eau, par l'intermédiaire du chemin de service, est réglementée par le Code du
Domaine Public Fluvial et de la Navigation Intérieure. En effet, l'entretien du chemin de service est
nécessaire pour permettre une bonne surveillance des ouvrages, en facilitant l'accessibilité (engins de
service) et l'observation visuelle (de la crête et des talus de digues).
En ce qui concerne le curage de la glace en hiver, ces opérations se font la plupart du temps depuis un
ponton flottant dans le canal.
Par ailleurs, l'entretien négligé du chemin de contre halage n'est pas volontaire ; il vient du fait que la
priorité est donné au chemin de service (chemin de halage). L'absence de moyens dans les services
entraîne un abandon de l'entretien sur les chemins de contre halage, qui retrouvent un état sauvage et
constituent ainsi une richesse naturelle.
Le chemin de halage est donc régulièrement entretenu et dispose d'une voie de circulation au moins
empierrée, parfois enrobée. Généralement, le chemin de contre halage ne bénéficie plus de ce
traitement, du moins sur les canaux à petit gabarit..
Cet accès est-il nécessaire ? L'entretien peut-il se faire à partir du canal lui-même ? Les nouvelles
fonctions du canal peuvent-elles s'accommoder de ces règles de gestion ? Les réponses à ces
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interrogations dépendent du gabarit des canaux et des fonctions que l'on souhaite privilégier sur les
berges.
La socio-économie des canaux s'est récemment enrichie d'un paramètre nouveau avec l'arrivée de la
navigation de plaisance.
Cette nouvelle utilisation des voies d'eau redistribue complètement leur fréquentation. Les voies d'eau
faiblement utilisées par la batellerie ont parfois trouvé une forte vocation touristique.
Sur les voies d'eau à petit gabarit, la navigation de commerce a pratiquement disparu, alors qu'elle
semble se maintenir sur les voies d'eau plus importantes (la Saône aval). Le développement de la
navigation de plaisance est perçu comme un atout pour les collectivités riveraines, à la recherche de
vecteurs de développement. C'est ainsi que la plaisance a revitalisé les communes riveraines de la
rivière en Haute-Saône (étude HDL, 1991). Mais les retombées de cette nouvelle fréquentation ne sont
pas comparables avec celles du transport de marchandises : un mouvement d'écluse pour une péniche
n'a pas les mêmes retombées socio-économiques qu'un mouvement d'écluse pour un bateau de
plaisance. La relation entre l'un et l'autre n'a pas été formalisée.
Les graphiques suivants illustrent l’évolution de la navigation sur la Saône, dans le dernier quart du XXè
siècle. Ils démontrent toute l’importance de l’environnement de la voie d’eau dans sa fréquentation. Si
jadis, les éléments de cet environnement devaient être industriels, ils doivent beaucoup plus aujourd’hui
avoir trait au patrimoine.
L’étude a en effet révélé qu’il existait, dans le département de Haute-Saône et sur les marges
bourguignonnes, une plus grande densité des éléments de patrimoine à l’amont de la rivière.
22
M IQUEL P. (1994).- Histoire des canaux, fleuves et rivières.
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29
Les mouvements d'écluses sur la saône à Rupt, Gray et Auxonne, de 1983 à 1997
8000
Rupt
Gray
Auxonne
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
Ainsi, en une vingtaine d’années, la fréquentation de la Saône amont (Rupt), avec son chapelet de
villages médiévaux et son patrimoine naturel, a quasiment rattrapé celle de la Saône moyenne
(Auxonne).
Évolution du trafic sur la Saône à Gray dans le dernier quart du XXè siècle
7000
6000
Plaisance
Commerce
Total
5000
4000
3000
2000
1000
0
70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97
En moins de 25 ans, à Gray, le nombre de mouvements d’écluse a été multiplié par près de trois, alors que le
transport de marchandises disparaissait quasiment.
Le phénomène observé sur la Saône est de portée générale. La navigation de plaisance qui n’existait
quasiment pas il y a 25 ans est aujourd’hui un élément essentiel de la fréquentation des voies d’eau naturelles
et artificielles. Cette évolution a une incidence profonde sur la sollicitation des infrastructures et les
orientations de leur gestion.
Le développement de la plaisance s'accompagne d'une nouvelle promotion et utilisation des berges des
canaux : pistes cyclables (Projet "Vélo-route Nantes-Budapest", par chemins de halage); sentiers
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30
équestres, etc. Cette nouvelle vocation n'est pas sans poser de problèmes, les structures n'y étant pas
toujours adaptées. En outre, il se concentre sur les canaux et leurs berges de nombreux projets qui
peuvent être antagonistes (nous l'avons évoqué à propos du canal de la Marne à la Saône, en Côte
d'Or).
Enfin, la promotion des canaux comme vecteurs du tourisme vert peut s'effectuer, dans certains cas, au
détriment d'usages riverains qui se sont maintenus : la pêche, notamment23. Elle est parfois
incompatible avec la vocation des berges et la production de bois (SEITA), qui impose des coupes
périodiques des alignements24. Les nouvelles orientations socio-économiques ont une traduction
paysagère immédiate.
2.2.4. La fonction paysagère
2.2.4.1. La visibilité
La végétation des berges a un rôle dans la structuration physique du paysage. Selon leur densité, les
arbres d'alignement implantés sur les berges des voies d'eau peuvent s'inscrire à l'intérieur des scènes
paysagères, ou au contraire, en fixer les limites.
La densité des plantations va de l'absence (transparence) à l'écran opaque. La visibilité doit alors être
envisagée selon deux axes :
• visibilité de l'extérieur vers le canal ;
• visibilité depuis le canal vers l'extérie ur.
L'incidence de la végétation est inverse dans les deux cas. Depuis l'extérieur, sa présence révèle le
canal depuis l'intérieur, elle le maintient dans un environnement clos.
Cette opposition permet de fixer des ordres de priorité en fonction des usages : vocation de transport de
marchandises ou vocation touristique.
Les choix intègrent alors la position de la voie d'eau par rapport au terrain naturel et la qualité
paysagère des environs du canal. Par exemple, les villages sont rarement traversés, une action sur la
végétation d'alignement peut les mettre en scène depuis la voie d'eau. Dans d'autres cas, la végétation
peut favoriser le confinement et donc l'intimité du canal. Cette ambiance très particulière trouve une
traduction sur le plan psychologique ou socioculturel, comme nous l'avons constaté sur le canal de la
Marne à la Saône : les "gens du canal", agents d'entretien, éclusiers, mariniers et plaisanciers forment
une société particulière avec ses membres permanents, et ses membres occasionnels (les plaisanciers).
23
24
Etude HDL (1991).- La Saône, rivière navigable.
Etude en cours ESPACE Environnement / CAE pour VNF Mâcon
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31
2 2.4.2. Fonctions et fréquentation de la voie d'eau
La fréquentation du canal se fait sur l'eau ou sur les berges. Les populations correspondantes ont en
général des origines variées, les berges accueillent des loisirs de proximité (la pêche), tandis que le
canal est un véritable vecteur de développement touristique.
Ces deux fonctions doivent être considérées de façon globale dans les aménagements, même si parfois
elles peuvent être antagonistes, voire conflictuelles : la pêche et la navigation, par exemple, ou l'impact
paysager (et économique ?) d'aménagements sauvages sur les berges.
2.2.4.3. Ombre et ensoleillement
Selon l'orientation de la voie d'eau, le confort de fréquentation peut être lié au positionnement des
arbres, qui produiront de l'ombre à certaines heures de la journée. Dans le projet d'aménagement sur le
canal de la Marne à la Saône, nous avions opté pour une disposition des alignements qui permettait
d'ouvrir la voie d'eau au soleil du matin et de la préserver de l'insolation aux heures les plus chaudes de
la journée.
Le traitement est différent, selon que l'on décide de privilégier une fréquentation ou une autre
(riverains, bateliers ou plaisanciers).
Pour favoriser l'ombrage, on peut avoir intérêt à planter les arbres entre la berge et le canal. Cette
alternative est parfois techniquement possible, lorsqu'elle ne menace pas la stabilité des berges et la
pérennité de l'ouvrage. Mais elle se heurte le plus souvent aux habitudes des services d'entretien.
2.2.4.4. Les strates plus basses de végétation
La végétation basse participe à l'ambiance paysagère des berges. Selon leur fonction, on pourra
l'encourager, ou au contraire réduire cette strate à son expression minimum par des fauches régulières.
Cette question est à rattacher à la vocation biologique du système.
La présence d'hélophytes en berge a toutefois un rôle paysager. Selon la fréquentation du canal, elle
peut être perçue de façon positive ou négative. La possibilité d'accès à la berge est en effet ressentie
comme un élément rassurant pour les bateliers occasionnels, même lorsqu'elle est techniquement assez
difficile (canal à petit gabarit).
Les hélophytes offrent pourtant de l'agrément quand ils créent une ambiance naturelle (important sur
les longs parcours complètement artificiels). Ils produisent aussi des conditions très propices à la
fréquentation de proximité (pêcheurs), car ils autorisent la reproduction des poissons et offrent des
conditions abritées pour la pratique de la pêche.
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32
Au même titre que sur les rivières naturelles, c'est la succession de faciès ouverts (accès possible à la
berge et aux voies terrestres) et de faciès fermés (environnement sauvage), qui crée l'attrait de la voie
d'eau.
Remarque : la végétation haute n'est traditionnellement pas admise entre le chemin de halage et
la voies d'eau. Cet héritage est historique, il se justifiait à l'époque du halage. Aujourd'hui, les
bateaux sont autopropulsés et ce traitement de la berge ne se justifie plus systématiquement. Le
fait que l'on accepte, dans certains cas, le développement d'hélophytes en berge témoigne de
cette évolution et tend à démontrer la possibilité d'implanter des arbres sur cette frange. Sur
certains biefs non entretenus, il arrive que des arbres poussent en pied de berge, lorsque
l'entretien du contre halage n'est plus assuré.
La présence d'arbres sur les berges en remblai est controversée ; même si le réseau racinaire
peut constituer un renfort de la berge, il est aussi préjudiciable, car il crée des cheminements
préférentiels pour l'eau (phénomènes accentués suite à la disparition des racines).
En conclusion, selon la configuration du terrain et les orientations retenues, des combinaisons
d'aménagement peuvent être réalisées. Cette démarche est particulièrement efficace dans deux cas :
• les projets intéressant de grands linéaires,
• le guide technique d'orientations des aménagements.
On pourra alors proposer d'adopter une systématique du type de celle présentée ci-après.
2.2.5. La vocation patrimoniale
Le canal constitue un véritable patrimoine, reconnu comme tel ou imprimé dans l'inconscient collectif.
On distingue ainsi :
• le patrimoine historique, plutôt relatif aux infrastructures dépendantes du canal : ex. du canal du
Midi inscrit à l'inventaire mondial de l'UNESCO ;
• le patrimoine naturel que peut composer la végétation des berges (alignement d'arbres
centenaires) et le paysage qu'elle crée ;
• le patrimoine d'usage, fait d'habitudes sociales et culturelles (pêche, loisirs) qui se perpétuent de
génération en génération.
Toutes modifications entreprises sur les berges d'un canal (coupe de bois, modernisation des
infrastructures) peuvent être vécues comme une perte de l'identité locale par les acteurs et les
utilisateurs de la voie d'eau.
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33
II. Le système “canal”
1
. Les mécanismes du système
Le diagnostic préalable aux aménagements doit conduire à décrire des fonctionnements. La démarche
consiste à isoler les composantes du système et les inter-relations entre elles. Cette démarche
systémique est relayée par une typologie, outil de mise en perspective, la végétalisation pouvant faire
évoluer une berge d’un type à un autre.
L’analyse s’effectue à des échelles variées ; on peut admettre qu’une forme de végétalisation ne soit
adaptée qu’à une situation donnée, dans une région donnée. La première approche est donc générale,
elle permet de situer la voie d’eau dans sa région biogéographique. A grande échelle, certaines
variables deviennent des invariants, la discrimination s’effectue alors selon des descripteurs plus fins.
Le schéma ci-dessous exprime ce fonctionnement. Nous l’avons adapté de l’approche écosystémique
d’un cours d’eau25.
Schéma 10 : inter-relations entre les variables du système, aux différentes
échelles d’analyse (adapté de Béthemont et al.)
Les similitudes entre voies d’eau artificielle s et cours d’eau naturels tiennent dans la présence de
l’interface terre/eau dans chacun des cas. Elles disparaissent dès que l’on aborde les processus
fonctionnels. La navigation (fréquentation) est une variable explicative déterminante de la dynamique
du chenal et des berges (types de bateaux et importance du trafic). Elle devient rapidement une
constante lorsque l’on aborde les échelles fines d’investigation.
25
BETHEMONT J., DEJORCE B., DUPUIS B., JOLIVEAU T., W ASSON J.-G., (1993).- Approche écosystémique du
bassin de la Loire. Eléments pour l'élaboration des orientations fondamentales de gestion.- Rapport d'étude
CEMAGREF Lyon et CRENAM St-Etienne, 102 p.
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34
• L’hydrologie se manifeste selon des termes très particuliers : baisse et remontée du niveau de
l’eau liées aux mouvements d’écluses, assecs périodiques lors des périodes de “chômage”. Le
rythme spatial et temporel de ces phénomènes ne correspond en rien aux cycles réguliers que
l’on rencontre sur les cours d’eau.
• Dans des conditions naturelles, les berges adoptent, sur une même rive, une succession de faciès
liée aux processus d’érosion et accumulation. Sur les canaux, la variété est liée aux séries de
remblais et déblais et à l’opposition halage contre-halage.
2
. Les composantes du système
La recherche des données élémentaires s’effectue de façon hiérarchisée. Nous empruntons ce
principe au SEQ Physique26. L’organisation est identique, mais les paramètres sont différents. L’étude
s’effectue en deux temps :
• découpage du linéaire en séquences homogènes,
• analyse fonctionnelle des séquences.
26
Système d'Evaluation de la Qualité des cours d'eau. Programme Inter-Agences de l'Eau. Rapport de
présentation, projet, juillet 1998.
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35
Schéma 11 : organisation dendrologique des paramètres (adapté du SEQ physique des cours
d’eau)
La première catégorisation est facilitée dans la gestion et l’exploitation des données. En effet, les
paramètres déterminant la qualité des berges sont souvent bien décrits dans la documentation technique
du service de la Navigation. On peut appréhender les autres composantes du système de façon
systématique par télédétection (photographies aériennes principalement ou images satellites).
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36
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37
La première partie de l’analyse intègre trois facteurs globaux non présentés sur le schéma : la région
phytoécologique 27, le gabarit de la voie d’eau et sa fréquentation. La combinaison de ces trois
paramètres devrait produire une typologie générale des voies d’eau françaises, qui pourrait servir de
base aux études locales, au même titre que la typologie physique simplifiée du SEQ physique des cours
d'eau.
Le découpage séquentiel intéresse trois grands critères : le chenal, les berges et leur environnement
immédiat.
• l’environnement immédiat
Les caractéristiques de l’environnement peuvent être approchées par télédétection. La linéarité
du système étudié autorise la mise en oeuvre de campagnes de photographies spécifiques à des
échelles précises. Les acquisitions s'effectuent par des moyens légers pour des coûts réduits (les
tarifs s'échelonnent entre 4 500 et 10 000 F pour 10 kilomètres de canal, selon la durée de la
campagne). La gestion et l'exploitation des images sont facilitées par le caractère linéaire de
l'objet d'étude.
• les berges
Les canaux empruntent souvent les vallées, ils s’étirent parfois le long de versants. Ces
différentes situations ont une forte incidence sur la qualité des berges et les possibilités de
végétalisation. Ils sont très étroitement liés à la position du bief, en remblai ou en déblai. Les
possibilités offertes sont plus grandes lorsque le canal s’inscrit en déblai. Dans le cas contraire,
la structure de la digue et sa fragilité limitent souvent les possibilités de plantation d’arbres28. Les
fuites de certains canaux donnent naissance à des zones humides qui ont souvent un intérêt
écologique certain.
• le chenal
Le chenal étant artificiel présente une faible variété morphologique. Son hydrologie est aussi
relativement simple, elle tient dans le rapport entre la section et la longueur du bief, d’une part, et
sa fréquentation d’autre part. C’est en effet le trafic qui conditionne les mouvements d’écluse.
Ces derniers produisent le phénomène du marnage, qui agit sur les conditions de milieu. De
même, les périodes de chômage, qui sont assez peu fréquentes, peuvent avoir une incidence sur
l’écologie du système. Le phénomène de batillage, fonction du type de bateau et de l'importance
du trafic, est la cause principale de dégradation des berges. Les bateaux de commerce ont un
impact de par leur enfoncement ; l'impact des bateaux de plaisance est lié à leur vitesse et les
27
le zonage des régions phytoécologiques de G. Dupias et P. Rey (CNRS, 1985) peut servir de référence, sans
descendre jusqu'aux les plus fins de la catégorisation.
28
Bourgery C., Castaner D., Op. cit.
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38
possibilités de navigation proche de la berge qu'ils autorisent. Le batillage interdit le
développement de certains végétaux sur les berges.
III. Typologie séquentielle et fonctionnelle
La typologie est réalisée en deux temps. L’approche séquentielle s’adresse à des niveaux d’observation
plus généraux, elle précède la typologie fonctionnelle. Cette succession d’étapes est en grande partie
liée à la facilité d’accession à l’information. Le découpage séquentiel peut s’affranchir des données de
terrain, ou n’en retenir que quelques unes. Ces dernières interviennent prioritairement dans l’analyse
des fonctionnements de milieux.
Les deux étapes se chevauchent pourtant en partie, puisque des éléments observés sur le terrain
peuvent remettre en cause les découpages initiaux et que l’approche fine des dynamiques écologiques
se nourrit d’informations collectées préalablement : le schéma technique d’itinéraire du service de la
Navigation, par exemple.
Schéma 12 : typologies séquentielle et fonctionnelle
1
. Les facteurs de la typologie séquentielle
Dans le prolongement de la présentation hiérarchique, la description des canaux peut se reposer sur le
remplissage d'une fiche (voir page suivante).
Sur la fiche, les données qualitatives sont présentées en italique, tandis que quelques facteurs de
description sont quantitatifs. Pour chaque variable, l’information est décomposée en niveaux
élémentaires.
Lors des traitements, un codage adapté permet de traiter simultanément les données quantitatives et les
données qualitatives.
r Autres variables pouvant être intégrées dans le descriptif des berges
• l'état des berges : il peut aller jusqu'à interdire toute plantation. Les emprises sont en effet parfois
trop étroites pour permettre à la fois un chemin de halage suffisant et des plantations,
• la fragilité des berges : qui peut empêcher toute plantation sur leur sommet,
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39
• les contraintes liées à la gestion de l'eau : le canal nécessite un accès facile (curage du canal,
interventions d'urgence éventuelles, cassage de la glace).
Comme dans tout autre cas d'implantation d'alignement, les limites d'emprise sont à respecter et la
présence de réseaux aériens et enterrés doit être prise en compte.
Fiche de relevé typologie séquentielle
N°séquence : ........................... Lieu
:......................................
PK ou
PH.........
Date....................
..
Région biogéographique
:...........................................................................................................................
Type de canal : Petit gabarit ?, Grand gabarit ?
Fréquentation : commerce ?, plaisance ?
Trafic : .....................................
Rive gauche ? : Halage ?,
Chemin de service : oui ?, non ?
Rive droite ? : Halage ?,
Contre-Halage ?
Contre-Halage ?
Longueur de bief : ................km Largeur de la berge :...............m Largeur de la voie d'eau : ......m
Position par rapport au terrain naturel : supérieure ?, égale ?, inférieure ?
Etat de la berge : stable ?, érodée ?, fuites
Protection de berges : totale ?, partielle ?, absente ?
Types : maçonnerie ?, palplanches ?, enrochement ?, gabions ?, tunage ?, fascines ?,
végétation ?, autres ?
Végétation : oui ?, non ?
Type : ligneux arboré ?, ligneux arbustif ?, herbacé ?
Position : sur la crête ?
- continuité :
.....................................................................................
sur le talus amont ?
sur le talus aval ?
Environnement de la berge :
- structure :
.......................................................................................
- strate :
.............................................................................................
- épaisseur :
......................................................................................
- alluvial ? : contre fossé ?, zone humide ?, autre ?, cultures ?, prairies
?, forêts ?, autres espaces naturels ?, urbain ?
- non alluvial ? : contre fossé ?, zone humide ?, autre ?,
cultures ?, prairies ?, forêts ?, autres espaces naturels ?, urbain ?
Orientation : Nord-Sud •, Est-Ouest •, Nord-Ouest/Sud-Est •, Nord-Est/Sud-Ouest •
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Figure 1 : exemple de fiche de recueil de données de terrain pour la description des canaux
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41
2
. Le recueil de l’information
La configuration très originale des canaux autorise le recueil de l’information selon un pas constant. La
définition spatiale peut varier suivant le niveau de précision retenu pour l’analyse. Les séquences sont
ainsi divisées en segments : unités élémentaires d’observation et de gestion.
La linéarité de l’objet d’étude simplifie cette démarche.
Schéma 13 : les segments, unités élémentaires de gestion de l’information
Sur la dimension longitudinale, comme sur la dimension verticale, l’approche a pour objet de réduire le
système en un ensemble de composantes élémentaires (variables et unités spatiales). L’association
linéaire de segments semblables forme une séquence, qui peut être plus ou moins longue. De la même
façon, la combinaison de variables forme un type fonctionnel.
La précision spatiale de l'analyse est fonction des dimensions de la région d'étude. Toutefois, el s
modalités du découpage en segments et le progrès des systèmes informatiques de gestion de
l'information pourraient conduire à retenir la précision décamétrique (plusieurs centaines de kilomètres
de berges reconnues par unités de 10 mètres).
Schéma 14 : l’opposition des berges
Selon sa fréquentation et son utilisation, la berge peut présenter une physionomie différente. Ainsi,
depuis l’abandon de la traction animale, l’opposition entre halage et contre-halage est souvent très
forte. Cette réalité interdit de procéder à un découpage transversal de la voie d’eau et de ses berges.
La typologie séquentielle considère différemment les rives opposées et en face d’une séquence courte,
on peut retrouver une séquence longue. Cette opposition s’impose dans le cas de travaux sur les
berges, elle est plus discutable lorsque l’intervention concerne seulement le chenal. Quelques cas
particuliers peuvent donc requérir un découpage séquentiel identique sur les deux berges.
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42
3
. Analyse fonctionnelle des berges : description de la méthode
3.1. Généralités
L'étude des relations sols/végétation représente une préoccupation très ancienne. Ce sujet de
recherche, loin d'être épuisé, a fait l'objet d'approches multiples, s'appuyant sur les caractéristiques
physiques et biologiques du milieu. Parmi tous les thèmes abordés dans ce domaine, notre spécialisation
nous a conduit jusqu'à présent à nous intéresser plus particulièrement à l'étude de la végétation en tant
que compartiment biologique intégrateur des contraintes du milieu. La somme des travaux effectués
dans ce domaine démontre en effet l'intérêt d'utiliser la connaissance des communautés végétales pour
délimiter des surfaces où ensuite on peut étudier le fonctionnement des écosystèmes.
Les méthodes d'étude de la végétation peuvent être classées en deux grands groupes :
• les méthodes reposant sur l'analyse de critères floristiques,
• les méthodes utilisant des critères floristiques et écologiques.
Parmi les premières, nous citerons la phytosociologie. Cette science étudie les tendances naturelles que
manifestent des individus d'espèces différentes à cohabiter dans une communauté végétale ou au
contraire de s'exclure. L'objectif de la phytosociologie est de définir des unités de végétation et de les
classer dans un système hiérarchisé dont le déterminisme cependant est rarement formalisé.
Les approches floristico-écologiques en revanche, sont toutes orientées dans le sens d'une meilleure
intégration des éléments descriptifs du milieu.
La phytoécologie 29 constitue une partie de l'écologie qui s'applique aux végétaux. Son objet est de
définir des types d'écosystèmes, chaque type résultant du rapprochement d'unités élémentaires à
fonctionnement proche. Le type est un modèle synthétique réunissant les caractères essentiels de tous
les êtres ou objets de même nature. Contrairement aux êtres ou objets concrets qu'il représente, le type
est une unité abstraite.
L'outil employé est le "relevé phytoécologique" ; il décrit à la fois la végétation au sein d'une placette
homogène et l'environnement de celle -ci. La typologie, qui établit des types, s'inscrit parmi ces
approches. Dans le cadre de la phytoécologie, le type devient une étendue de terrain de superficie
variable, homogène dans ces conditions écologiques (topographie, mésoclimat, composition floristique et
structure de la végétation spontanée, sol).
Notre travail de recherche en typologie fonctionnelle est surtout consacré à l'étude des relations
sol/végétation dans les forêts ou les prairies en secteur alluvial, mais également aux relations avifaune
et paysage (unités ornithologiques). Si la méthode a été construite dans une optique sylvicole, la mise en
application de ses principes de base offre des conditions très intéressantes pour réaliser l'étude
floristico-écologique détaillée des berges des canaux.
29
Delpech, Dumé, Galmich (1985).- Typologie des stations forestières, vocabulaire.- I.D.F.
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43
Nous avons donc choisi d'appliquer une méthode classique, en raison de sa fécondité dans l'apport
d'informations écologiques, à des champs d'investigations non explorés qu'elle offre.
3.2. Aspects méthodologiques généraux
3.2.1. Remarques préliminaires
La méthode phytoécologique préconisée pour la typologie impose le franchissement de plusieurs étapes
rappelées en introduction. Cette partie en aborde les deux premières : la préétude et le plan
d'échantillonnage.
Avant d'entreprendre l'analyse fonctionnelle des berges d'un canal, il est indispensable de réaliser une
préétude qui a pour but de cerner une grande partie de la variabilité des facteurs écologiques. La
préétude permet de dresser un bilan complet des connaissances acquises. L'information rassemblée
concerne à la fois les facteurs abiotiques et biotiques, le cadre physique et les aspects historiques. Il est
alors possible d'identifier clairement les facteurs prépondérants pour la répartition des différentes unités
floristiques et des sols, puis de les ordonner selon leur importance dans la structuration écologique. La
typologie séquentielle offre un plan d'échantillonnage pour l'approche de terrain.
Dans la pratique, les facteurs écologiques invariants (biogéographie, géologie, climat, relief)
représentant les stades de rang supérieur fondent le découpage séquentiel. Puis dans chaque unité
séquentielle identifiée, des transects de cheminement sont disposés de manière à prendre en compte les
facteurs écologiques de rang inférieur qui découlent eux-mêmes des facteurs invariants, en envisageant
toutes les variations possibles (géomorphologie, pédologie...).
Dans le cadre d'étude des berges, les transects sont souvent remplacés par des points uniques ou
placettes.
Chaque transect est un cheminement linéaire le long duquel sont réalisés des relevés phytoécologiques,
en nombre variable, qui sont répartis de deux manières différentes. Les relevés sont effectués :
• lorsque des changements floristiques apparaissent,
• lors de changements pédologiques ou géomorphologiques apparents,
L'emplacement du relevé est choisi au sein d'une surface homogène sur le plan floristique et
écologique.
Nous empruntons à la phytosociologie la méthode classique du relevé de végétation. La description de
la végétation s'effectue sur une surface établie par le diagramme aire-espèces.
A titre d'exemple, cette surface est approximativement de 400 m2 en forêt, et 16 m2 en prairie.
La représentation des espèces est quantifiée avec le coefficient d'abondance-dominance de BraunBlanquet. Le recouvrement global de chaque strate (arborescente, arbustive, herbacée et muscinale)
est noté.
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44
Sur la même surface s'effectue la description des facteurs écologiques de rang supérieur.
3.2.2. Analyse de l'information récoltée
A l'issue de la campagne de prospection sur le terrain, nous disposons d'une somme de relevés
phytoécologiques qui comprennent un ensemble de variables affectées de coefficients ou de valeurs
caractéristiques :
• des variables floristiques, les espèces végétales ;
• des variables écologiques, les descripteurs des conditions stationnelles.
La quantité de données récoltées et le nombre de variables enregistrées nécessitent en général la mise
en oeuvre de traitements statistiques pour effectuer un tri. Les analyses établissent des comparaisons
entre les relevés sur la base de leur composition floristique ou de leurs caractéristiques stationnelles.
Elles proposent des regroupements de ceux-ci d'après leur ressemblance mutuelle.
La chaîne d'analyses classiquement utilisée comprend l'Analyse Factorielle des Correspondances
(AFC), la Classification Hiérarchique Ascendante (CHA) et la partition.
Arrivé au terme des analyses statistiques, il s'agit ensuite de recouper l'information floristique et
écologique pour cerner au plus près les aspects stationnels et mettre en évidence de façon
opérationnelle les types. La connaissance des relations végétation/caractéristiques du milieu permet
alors l'inventaire de l'ensemble des types. Le type (ou type de station) comporte un groupement végétal
dans un état relativement stable et des caractéristiques stationnelles exclusives.
Le schéma détaillant la méthode générale de caractérisation des types est renvoyé en annexe.
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3.3. Le recueil de l’information
Il peut, également, être imaginé sous la forme d'une fiche.
FICHE DE RENSEIGNEMENT : TYPOLOGIE FONCTIONNELLE (RELEVE PHYTOECOLOGIQUE)
Description de la placette
Date :.............................
Surface approximative du relevé :................m2
N° :................................
Forme du rele vé : linéaire ?
ponctuel ?
Canal :...........................
N° transect :....................
N° séquence :................
N° de segment :..............
Schéma de la berge : (avec situation du/des relevés et coupe topographique) ou indications sur
l'environnement de la placette
Ouvrage ou accident à proximité : (indiquer le type)
SOLS
calcaire
?
roches cristallines ?
argiles :
?
autres :
?
(indiquer précisément ...............................)
. Profondeur du sol exploitable :.................................cm
. Hydromorphie : marmorisation : à partir de ............cm
pseudogley : à partir de ..................cm
gley : à partir de : ...........................cm
. Forme d'humus (facultatif)
Horizon O : Ln ?
Lv ?
Lt ?
Fr ?
Fm ?
H?
Horizon A1 : structuré pour les vers de terre ?
passage entre O et A : continu ?
coprogène
?
discontinu ?
diffusion
?
Mull carbonaté ?
Oligomull
?
Mull calcique ?
Dysmull
?
Eumull
?
Hémi-moder
?
Mésosumull ?
Eumoder
?
Dysmoder
?
. Matériau parental :
DESCRIPTION DU PROFIL
Horizon
Couleur de la
épaisseur (cm) matrice
Tâches ou
Concrétions (%)
Texture
Charge en
Réaction
cailloux (en %) HCl
Synthèse descriptive du sol et type pédogénétique éventuel :
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46
DESCRIPTION DE LA VEGETATION
A : arbre
a : arbuste
pl : plantule
Arbres
% de recouvrement
A
a
Acer campestre
Acer platanoides
Acer pseudoplanatus
Acer negundo
Betula pendula
Carpinus betulus
Cedrus atlantica
Fagus sylvatica
Fraxinus excelsior
Juglans nigra
Larix decidua
Malus sylvestris
Populus tremula
Pseudotsuga menziesii
Pinus nigra nigricans
Pinus sylvestris
Pirus communis
Arbustes
Herbacées
pl
A
a
pl
Prunus avium
Quercus rubra
Quercus petrea
Quercus robur
Populus alba
Populus interamericain
Populus nigra
autres espèces :
% recouvrement
% recouvrement
Figure 2 : exemple de fiche de recueil de données de terrain
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47
IV. Relations entre fonctions et fonctionnalités
1
. Généralités
Le comité de pilotage a proposé une conceptualisation faisant apparaître a priori la fonction que l'on
souhaite voir exercée par le canal, puis la description des fonctionnements écologiques du système.
L'idée consiste à orienter le fonctionnement vers une situation d'équilibre, ou une autre, selon les
fonctions que l'on souhaite privilégier : physique, paysage, biologie, socio-économie.
La réalisation de projets récents, comme le bief de Niffer, permet de mettre en évidence les
fonctionnalités écologiques de l'aménagement des berges, en analysant les fonctions initiales, les
techniques mises en oeuvre et leur efficacité.
L'aménagement du bief de Niffer à Mulhouse, extrémité rhénane de la liaison fluviale à grand gabarit,
permet aux grands bateaux du Rhin de parvenir jusqu'à Mulhouse ; il s'étend sur 15.2 km.
L'analyse de l'existant a dégagé plusieurs points sensibles :
• d'une part, la forêt de la Hardt, traversée par la voie d'eau ;
• d'autre part, le cours du vieux Rhin, milieu alluvial abritant encore certaines espèces et certains
milieux à forte valeur patrimoniale.
Partant de ces constatations, les objectifs écologiques se sont imposés d'eux-mêmes. Il a fallu intégrer
la voie d'eau à grand gabarit au sein d'une forêt à forte valeur écologique, en utilisant les berges comme
une zone de transition entre le milieu aquatique et le milieu terrestre, et assurer une liaison faunistique
entre les deux massifs boisés coupés par le bief, en réalisant des infrastructures répondant aux
impératifs des espèces animales ainsi que de la végétation adaptée à chaque compartiment faunistique,
tout en s'intégrant dans un aménagement à vocation multiple (navigation commerciale et de plaisance,
intégration paysagère, vocation du site pour les loisirs...).
Le schéma 15 décrit, en les organisant, les diverses fonctions mises en évidence. Cette formalisation
est destinée à faciliter la définition des problématiques. En réalité, les fonctions sont inter-reliées,
comme le montrent les manchettes.
Le socio-économique agit de façon essentielle sur le physique, à travers la navigation (batillage,
notamment).
La fonction physique sous-tend toutes les autres, notamment la fonction biologique : les travaux des
agences de l'eau sur les relations entre milieu physique et habitat d'une part, entre milieu et végétation
d'autre part, l'attestent.
Le biologique agit sur le physique, à travers la tenue ou la fragilisation des berges par la végétation et
la faune, dans certains cas.
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Notre schéma décrit une rétroaction entre paysage et socio-économie. Ces deux fonctions sont en
effet étroitement liées ; avec la montée en puissance du tourisme fluvial, le paysage des canaux devient
un produit de consommation.
La socio-économie a un effet sur le biologique, mais par le biais de ses incidences sur le physique. En
revanche, la planche de photographies décrivant les relations entre fonctions l'illustre parfaitement, la
fréquentation de proximité, pour la pêche en particulier, est étroitement liée à la fonction biologique.
A l'intérieur de la fonction biologique, la fonction refuge distingue la flore de la faune, les milieux
terrestre et aquatique. Flore et faune terrestre d'une part, flore et faune aquatique d'autre part,
entretiennent des relations réciproques. La flore terrestre exerce une fonction de refuge pour la faune
aquatique, à travers les plantes hélophytes, support de frai, notamment. Les prélèvements réalisés par la
faune terrestre sur la faune aquatique sont aussi significatifs.
Dès lors que cette complexité est formalisée, on peut isoler les composantes du système et les décrire.
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Schéma 15 : les relations entre les fonctions et la fonctionnalité
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Schéma 16 : formalisation des fonctions paysagères de la végétation des berges appliquée à
l'aménagement
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2
. Exemple de formalisation des fonctions paysagères de la végétation des
berges
La planche ci-après, tirée de l'étude réalisée sur la section bourguignonne du canal de la Marne-à-la
Saône, présente les fonctions paysagère élémentaires de la végétation des berges du canal.
Selon les configurations, on propose de planter, ou au contraire, d'éliminer des alignements d'arbres.
Les objectifs simplifiés sont recombinés pour produire le plan d'aménagement des séquences identifiées
au préalable.
Cette démarche peut être appliquée à un projet de végétalisation écologique des berges.
3
. Combinatoire des fonctions et cohérence du projet
La planche suivante montre que la fonctionnalité des berges des canaux doit être envisagée dans une
perpective globale et complexe. Les fonctions (écologiques, paysagères et socio-économiques) ne
doivent pas être présentées comme concurrentes. Elles doivent pouvoir s'harmoniser sur le même
espace dans un projet cohérent et durable.
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V. Conclusion
A l’issue des travaux, nous constatons une transformation importante des modalités d’utilisation et de
gestion des systèmes étudiés, ainsi qu’une certaine confusion dans le traitement qui leur est appliqué.
La projection de principes développés pour l’aménagement des cours d’eau est très fréquente,
particulièrement dans le cas de la végétalisation des berges.
L'étude systémique des canaux selon un schéma adapté des fleuves et rivières montre de grosses
différences dans ce que l'on peut considérer comme le moteur du système (hydrologie - exploitation).
Ce constat n'est pas sans incidence sur la gestion fonctionnelle des canaux. Pourtant, les travaux font
souvent référence à la dynamique hydraulique des cours d'eau. Opposition entre intrados et extrados
sur le canal de la Marne à la Saône en Champagne (VNF 1999), catalogue des protections de berges
du STCPMVN (1995), qui par ailleurs, décrit très précisément les contraintes physiques exercées par
la navigation sur les berges.
Nous n'avons pas rencontré, dans notre recherche bibliographique, de travaux formalisant la relation
entre fréquentation (navigation), type de berge et érosion. Pourtant, les combinaisons semblent
beaucoup plus réduites sur les canaux que sur les cours d'eau, autorisant peut-être l'approche de ce
phénomène, dans le prolongement de l'analyse séquentielle.
Pour notre part, nous proposons d'utiliser les performances des systèmes d'information géographique
pour analyser la fonctionnalité des berges, puis pour orienter leur gestion. Cet outil impose une
formalisation rigoureuse des problématiques, de la saisie, puis de la gestion de l'information. Il semble
s'imposer vu l'importance des linéaires de berge à traiter. La récente expérience conduite sur le canal
de la Marne à la Saône (VNF 1999) renforce cette orientation méthodologique. Dans cette opération, la
gestion organisée de l'information spatiale par plans isolés, selon une systématique pré-définie, aurait
permis, moyennant des investissements modestes, de réactualiser le diagnostic et les propositions
d'intervention, après la tempête de Décembre 1999.
Mais, dans le cas qui nous occupe, au delà du choix d'un système informatique ou d'un autre, le
principal avantage de la méthode réside dans la normalisation des protocoles et la relation directe entre
état des lieux et intervention qu'elle impose :
• typologie séquentielle ;
• typologie fonctionnelle ;
• propositions d'orientations favorisant certaines fonctions ;
• traduction automatique de ces orientations en un plan de gestion.
Dans les faits, la démarche est itérative. La typologie fonctionnelle conduit à des réajustements de la
typologie séquentielle. De même, le plan de gestion n'est validé qu'après une série de contrôles des
orientations et applications.
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Les canaux, objets linéaires construits, présentent une certaine simplicité, qui autorise une mise en
oeuvre aisée de la méthode. En effet, les combinaisons d'événements élémentaires y sont assez
réduites. En outre, l'analyse spatiale d'objets linéaires requiert une quantité limitée d'information,
favorisant un recueil précis pour des coûts raisonnables (images aériennes et relevés de terrain facilités
par l'accessibilité des berges).
La vocation de l'étude est de formaliser des fonctionnements, correspondant à des fonctions
spécifiques. L'instrumentation que nous préconisons n'est donc qu'un moyen, les techniques
correspondantes ne sont pas décrites dans le détail (SIG et analyse multivariée).
Nous avons adapté au cas des canaux les concepts et modèles développés pour le traitement des
berges des cours d’eau et des alignement de végétation. Nous nous sommes inspiré, dans notre
démarche, des développements qui précèdent la réalisation des catalogues de plantation (forestiers
essentiellement). La typologie est retenue comme un moyen d’identifier des séquences de berges sur
lesquelles seront appliquées des orientations de gestion ou d’aménagement.
Nous proposons une approche systématique, orientée par les fonctions que l’on souhaite voir jouer au
canal et l’utilisation de méthodes qui interdisent de dissocier l’étude diagnostic du projet.
Notre protocole enchaîne deux typologies, qui se situent à des niveaux spatiaux successifs. Les travaux
de terrain qui doivent prolonger cette étude théorique permettront de mesurer les relations entre ces
typologies et de définir la finesse thématique des relevés nécessaires à une bonne analyse des
fonctionnalités des berges des canaux en vue de leur végétalisation.
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Annexes
Annexe 1 : Description sommaire de la chaîne d'analyse utilisée pour le déroulement de la
typologie fonctionnelle.
Annexe 2 : Application de la méthode aux relations avifaune/végétation
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Annexe 1 : Description sommaire de la chaîne d'analyse utilisée pour le déroulement de la
typologie fonctionnelle.
L'AFC binaire est appliquée aux tableaux de contingence dans lesquels les espèces végétales sont
codées selon leur présence (ou leur absence).
L'AFC multiple quant à elle s'applique aux tableaux des variables stationnelles représentées par leur
différentes modalités.
Dans les deux cas, la matrice espèces/relevés constituée donne la possibilité de construire des
nuages de points d'après la distance statistique.
La classification hiérarchique ascendante utilise les coordonnées factorielles issues de l'AFC.
Partant d'un ensemble d'individus (les relevés) équivalent à la somme de l'échantillonnage, elle
fractionne cet ensemble en sous-ensembles estimés voisins avec un seuil de probabilité croissant.
Le résultat est un arbre hiérarchique, composé de grappes de relevés de tailles très variables et plus
ou moins homogènes. Des coupures profondes entre les grappes les plus dissemblables sont
proposées.
A la suite de l'enchaînement AFC + CHA, la partition est utilisée pour optimiser les coupures à
pratiquer au sein de l'échantillon traité. Elle consolide les groupes de relevés séparés par la CHA.
Après cette première chaîne d'analyse, il convient d'étudier la distribution des espèces végétales en
fonctions des facteurs écologiques mis en évidence. Nous utilisons pour cela la méthode dite des
profils écologiques : le mode de représentation est celui de la fréquence corrigée. Ce type de profil
tient compte de la fréquence de chaque espèce relativement à un descripteur écologique dans
l'ensemble des relevés. Les espèces présentant des comportements identiques par rapport à un
descripteur écologique donné sont rassemblées en "groupes socio-écologiques".
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Annexe 2 : Application de la méthode aux relations avifaune/végétation
L'objectif d'une étude des relations faune/végétation est de conforter l'analyse et le diagnostic des
berges du canal échantillonné, préalablement à l'élaboration d'un plan de gestion.
A défaut de pouvoir dénombrer la totalité de la faune des berges, l'avifaune s'avère être un matériel de
choix à plus d'un titre :
• elle est facilement identifiable et répond rapidement aux variations de la végétation et du paysage
;
• l'étude de l'avifaune repose sur des méthodes standardisées de recensement qui permettent
d'estimer l'abondance relative des espèces sur l'ensemble de la zone d'étude, tout en offrant la
possibilité de réaliser des comparaisons synchroniques et diachroniques entre stations
échantillons et/ou espèces ;
• de nombreuses données existent sur les oiseaux mais aucune n'est disponible sur les structures
de type canal. Cette étude permettrait de relativiser les données acquises, de les comparer à
d'autres milieux (rivières, plans d'eau, forêt..) pour lesquels on dispose de références ; d'où
l'intérêt d'utiliser des méthodes standardisées.
Dans une telle étude, les oiseaux présentent de nombreux avantages :
• ils ne posent pas de problème d'ordre systématique et leurs manifestations visuelles et sonores
les rendent facilement identifiables par les spécialistes ;
• ils occupent plusieurs niveaux dans la chaîne alimentaire et sont présents dans tous les types de
milieux y compris les plus artificiels ;
• ils sont enfin très sensibles aux modifications du milieu et leur mobilité leur permet de réagir
immédiatement pour satisfaire leur exigences écologiques ce qui en fait de bons indicateurs
écologiques.
Les relations entretenues entre l'avifaune et le milieu pendant la période de reproduction (défense du
territoire, cantonnement) sont révélatrices de la structure et du fonctionnement de l'écosystème, ce qui
améliore sa prise en compte globale dans un objectif de gestion à long terme.
Avant de choisir une ou plusieurs méthodes pour dénombrer l'avifaune sur la totalité du linéaire du
canal, certaines contraintes doivent orienter le choix :
• évaluation des populations d'oiseaux sur l'ensemble de la zone d'étude,
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• recensement au printemps pendant la période de nidification, lorsque les oiseaux défendent un
territoire de reproduction,
• échantillonnage d'un territoire hétérogène constitué d'ensembles homogènes (mosaï ques
d'habitats différents),
• réalisation de comparaison entre différents milieux susceptibles de faire l'objet de modes de
gestion différents ;
• comparaison des résultats aux connaissances acquises sur d'autres milieux (futaie, peupleraie,
rivière..),
• considération du patrimoine naturel et de l'avifaune dans l'élaboration du plan de gestion.
Remarque sur le choix de la méthode et plan d'échantillonnage :
Parmi toutes les méthodes existantes, l'Indice Ponctuel d'Abondance et la cartographie des territoires
ou méthodes des plans quadrillés peuvent être pressentis.
L'I.P.A. est une méthode relative peu contraignante, bien adaptée aux milieux homogènes ou
hétérogènes et suffisamment rapide (deux fois 20 mn d'observation au début et en fin de printemps)
pour effectuer un grand nombre de stations d'écoute lors de la saison de comptage.
La cartographie des territoires est une méthode quantitative absolue plus lourde à mettre en oeuvre.
Pendant la saison de reproduction, elle nécessite une dizaine de passages par linéaire échantillon
(assimilé à un plan quadrillé) pour inventorier l'avifaune cantonnée.
Le calcul d'un coefficient de conversion permet de transformer les données I.P.A. en densité absolue.
Les spécificités du site d'étude (linéarité du canal) offrent deux possibilités de stratégie
d'échantillonnage :
• un échantillonnage systématique retenant le positionnement des stations d'écoute à intervalle
régulier (tous les 3 km par exemple). Facile à mettre en place, cette stratégie a le désavantage
de ne pas s'appuyer sur les différents types de milieux existants, ni sur les unités paysagères.
• un échantillonnage stratifié, c'est à dire répartissant les différentes stations d'écoute par grands
types de milieux. Cette seconde stratégie est la mieux adaptée aux objectifs relatifs à l'étude d'un
canal.
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