Bassin versant de l’Yzeron : un site d’étude de l’impact de l’urbanisation sur le comportement des cours d’eau

L’urbanisation a-t-elle un impact sur le régime hydrologique des cours d’eau et notamment sur le risque d’inondations ou les niveaux d’étiages ? Si oui, de quelle façon ? Des questions fondamentales face à la tendance mondiale de l’intensification de l’étalement urbain. À Irstea, des scientifiques étudient depuis près de 20 ans ce phénomène à l’échelle d’un bassin versant, celui de l’Yzeron près de Lyon, et apportent aujourd’hui de nouvelles réponses. Zoom sur ce bassin versant devenu un site expérimental unique en son genre.

Le phénomène est mondial ; les populations se concentrent de plus en plus dans les villes et les zones péri-urbaines. L’étalement du tissu urbain qui en découle n’est pas sans effet sur le cycle de l’eau : l’imperméabilisation des sols accentue le ruissellement et le développement des réseaux d’assainissement et d’évacuation des eaux pluviales court-circuite littéralement les processus naturels de circulation des eaux de pluie. Des mécanismes que l’on soupçonne de contribuer à l’augmentation du risque d’inondations, à la dégradation de la qualité de l’eau (en raison des pollutions véhiculées) et de l’état écologique du milieu aquatique (lié aux niveaux des cours d’eau).

Un suivi de plus de 20 ans sur le bassin versant du l’Yzeron

Depuis la fin des années 1990, des scientifiques d’Irstea cherchent à déterminer avec précision l’influence de cette urbanisation sur le régime hydrologique et ce, à l’échelle globale d’un bassin versant. Leur cas d’étude : le bassin versant du l’Yzeron situé en périphérie ouest de l’agglomération lyonnaise, caractérisé par sa grande taille (150 km2) et sa physionomie péri-urbaine (patchwork de zones urbaines et rurales). Ils ont ainsi équipé l’ensemble du bassin versant de systèmes de mesures expérimentales des pluies et des débits des cours d’eau. Objectif : comprendre les processus impliqués (infiltration, ruissellement, évapotranspiration, etc.) et leurs conséquences sur le comportement des cours d’eau à l’échelle du bassin versant et mettre ainsi de précieuses connaissances à disposition des collectivités et des bureaux d’étude.

Cet équipement permet aux scientifiques d’Irstea, en collaboration avec leurs partenaires de l’Observatoire de terrain en hydrologie urbaine (OTHU), d’assurer un suivi permanent, d’alimenter une base de données initiée il y a 20 ans et in fine, d’élaborer des modèles hydrologiques prédictifs capables de prendre en compte l’imperméabilisation des sols, le développement et le mode de gestion des réseaux d’assainissement et des eaux pluviales.

Instrumentation du bassin versant de l’Yzeron

Station hydrométrique du Ratier à St Genis les Ollières, 2011 © Irstea / M. Lagouy6 pluviomètres et 7 stations hydrométriques (mesure des niveaux d’eau) appartenant à Irstea complètent le réseau de mesure opérationnel (pluviomètres du Grand Lyon et stations hydrométriques de la Direction régionale de l'environnement, de l'aménagement et du logement (DREAL) Rhône-Alpes. Données disponibles et consultables en ligne.

Spécificité de l’instrumentation : le maillage du réseau permet d’étudier la réponse à l’amont et l’aval du bassin versant et d’échantillonner différents types d’occupations des sols (urbain, à dominante rural ou à dominante forestier).

Un outil inédit et de nouveaux résultats

Récemment, l’équipe d’Irstea a développé un nouveau modèle hydrologique du bassin versant [1] intégrant les paramètres d’occupation des sols et de gestion des eaux pluviales. Grâce à cet outil de simulation, ils ont testé différents scénarios d’urbanisation future (extension de l’urbanisation au même rythme, intensification, etc.) avec différentes configurations de gestion de l’eau pluviale pour déterminer leur influence sur le débit des cours d’eau.

Un outil unique en son genre qui les a conduits à plusieurs conclusions :

  • dans un bassin versant comme celui du l’Yzeron, le mode de gestion des eaux pluviales a plus d’impact sur le régime hydrologique que l’étalement urbain en lui-même ;
  • parmi les modes de gestion des eaux pluviales, c’est la rétention à la source - méthode alternative qui consiste à ré-infiltrer l’eau le plus près possible de l’endroit où elle est tombée - qui tempère le mieux les niveaux d’eau et a donc le moins d’impact ;
  • enfin, un résultat qui vient confirmer des études antérieures : si l’urbanisation a une influence confirmée sur les étiages (plus sévères) en période estivale et sur les crues de faible intensité (impact augmenté), elle n’a en revanche pas d’impact sur les crues de forte intensité. Dans le cas de l’Yzeron, cela s’explique par le fait que les plus fortes crues correspondent à une réponse de la partie amont du bassin, qui est plutôt rurale.

Un bassin versant de recherche désormais reconnu

En 2016, le bassin versant de l’Yzeron a intégré le réseau des bassins versants, un réseau d’observatoires expérimentaux en hydrologie qui rassemble plusieurs organismes de recherche français et une quinzaine de bassins versants. L’Yzeron y fait figure de site pilote de par l’ensemble de ses caractéristiques : la densité de son réseau d’observation, sa composition urbaine et péri-urbaine, sa grande taille et un historique de données inégalé.

Pour Flora Branger, hydrologue au centre Irstea de Lyon-Villeurbanne et responsable du suivi du bassin de l’Yzeron, "intégrer ce réseau représente une véritable reconnaissance de nos travaux, une sorte de labellisation. Ce réseau va nous permettre de mettre en place de nouvelles collaborations en mettant à profit notre expertise, mais aussi d’attirer de nouvelles compétences, comme la géophysique ou la géochimie isotopique, pour poursuivre l’étude du bassin versant."

Consulter la base de données BDOH du bassin versant de l’Yzeron.

En savoir plus

[1] Travaux réalisés dans le cadre de la thèse de Mériem Labbas et grâce au projet ANR Assessing the vulnerability of peri-urban-rivers (AVuPUR) et au projet EC2CO - Rôle de l’occupation du sol vis-à-vis de la modélisation des flux énergétiques et hydriques en milieux urbain et périurbain (Rosenhy)