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Gestion durable des zones inondables et force hydraulique

 

L’équipe du projet a mis au point des outils et des indicateurs permettant de quantifier, de prédire et de surveiller les conséquences d’une gestion adaptative des flux et d’autres actions de restauration dans les zones inondables en aval des installations hydroélectriques.

Contexte (Projet de recherche terminé)

La production d’énergie hydraulique constitue un élément central de la Stratégie énergétique 2050. Son développement durable est indispensable et la mise en œuvre de mesures de gestion adaptative des flux, de réactivation de la dynamique sédimentaire et la restauration des cours d’eau et des zones inondables devient plus rigoureuse et même incontournable.

Objectif

L’objectif global était de fournir des outils et des indicateurs permettant de développer durablement la production hydroélectrique, tout en évaluant et en optimisant des actions de restauration telles que la gestion adaptative des flux et des régimes sédimentaires. À cet effet, nous avons intégré le développement et le test d’indicateurs associant la structure hydromorphologique (par ex. la diversité des habitats) et la fonction écologique (par ex. la biodiversité, l’activité microbienne) pour l’évaluation des actions de restauration sur différentes zone inondables et de leur impact, la modélisation hydraulique globale pour quantifier et prévoir le potentiel écologique des actions de restauration, et des techniques de télédétection pour une surveillance spatiale précise à l’échelle d’une zone inondable.

Résultats

Sur la base de la relation entre structure et fonction, des populations microbiennes et de macroinvertébrés ont pu être isolées dans le régime hydromorphologique de différentes zones inondables (débit résiduel, demande de pointe, état quasi-naturel). La diversité structurelle (des habitats) et la dynamique hydrologique ont accru la diversité des populations microbiennes et de macroinvertébrés en permettant une diversification des processus (cycle des nutriments).

Les modèles numériques développés par l’équipe de recherche ont conduit à des améliorations de l’indice hydromorphologique de la diversité (IHMD) et de l’évaluation des propriétés géomorphologiques (estimation des variations de la diversité des zones inondables) des mesures de restauration. On a identifié les limites et le potentiel de l’IHMD en conditions de débit résiduel.

En se basant sur l’évaluation des variations dans les zones inondables, le projet a permis de formuler des recommandations pour l’acquisition et le traitement des données des systèmes non pilotés (UAS), afin d’obtenir une estimation rigoureuse de la dynamique d’occupation des sols. Pour une observation optimale de la dynamique, il convient de se concentrer sur l’interface eau-gravier. Le recours à l’imagerie spectroscopique a révélé que le régime hydrologique influençait les caractéristiques de la végétation et pouvait rendre les forêts alluviales moins résistantes au stress, par exemple à la sécheresse. Les modèles actuels de stratégies végétales ne prennent pas en considération les écarts importants au sein d’une même espèce d’arbres.

Les résultats et leurs applications ont été testés en septembre 2016, dans le cadre d’une expérience de terrain à grande échelle simulant une crue. Les changements structurels liés à l’inondation ont eu des effets notables sur le fonctionnement de la zone inondable au niveau des communautés benthiques et microbiennes. Les changements structurels ont été quantifiés à l’aide de l’IHMD en combinaison avec la reconstitution sédimentaire. D’autres changements écomorphologiques ont été évalués au niveau paysager à l’aide des données UAS. La conjugaison des méthodes développées a permis une évaluation exhaustive de l’impact (positif) de cette crue et son utilisation en tant qu’outil pour la gestion durable des cours d’eau et des zones inondables.

Implications pour la recherche

Ces résultats contribuent à répondre à la question cruciale de savoir comment de multiples perturbations et les relations structuro-fonctionnelles interagissent dans les écosystèmes des zones inondables, en liaison directe avec différentes actions de restauration telles que les crues artificielles et la reconstitution sédimentaire. Des modèles numériques combinés à des systèmes de télédétection ont permis de quantifier les changements subis par les zones inondables, une condition préalable importante à toute évaluation de leur impact sur les écosystèmes et des adaptations de la gestion.

Implications pour la pratique

Pour l’évaluation, la modélisation à des fins de prédiction et la télédétection de surveillance, la combinaison d’indicateurs structurels et fonctionnels est bien adaptée pour quantifier les altérations subies par les zones inondables, dans le cadre d’une structure de gestion intégrée de la production d’énergie hydroélectrique. Elle constitue un outil efficace pour évaluer et optimiser les mesures de restauration d’un point de vue éco-économique.

Titre original

Hydro-Ecology and Floodplain Sustainability in Application (HyApp)

Responsables du projet

  • Prof. Anton Schleiss, Laboratoire de constructions hydrauliques, EPF Lausanne
  • Dr. Michael Döring, Institut für Umwelt und Natürliche Ressourcen, ZHAW Wädenswil
  • Prof. Michael E. Schaepman, Geographisches Institut, Universität Zürich
  • Dr. Christopher Robinson, Abteilung für Aquatische Ökologie, Eawag Dübendorf

 

 

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