Déstocker les sédiments des barrages tout en respectant la biodiversité à l’aval

Du 15 mai au 10 juin, a lieu une opération de déstockage des sédiments des barrages suisses de Verbois et Chancy-Pougny sur le Rhône. Objectif : évacuer près de 1,5 millions de m3 de sédiments de chacune de ces retenues pour restaurer leur capacité de stockage et éviter les inondations à Genève. Libérer de telles quantités de matières n’est pas sans conséquence. Doté de ses compétences en hydraulique des rivières et transport des sédiments, Irstea participe au suivi de cette délicate opération le long du Rhône (de Suisse en France) et propose des solutions pour en optimiser les manœuvres.

Réaliser une opération de déstockage des sédiments accumulés dans les retenues sur le Rhône en Suisse, où le fleuve prend sa source, implique un accompagnement tout le long du fleuve et donc aussi au niveau des retenues françaises. Un accompagnement auquel participe Irstea dans le cadre de l’observatoire des sédiments du Rhône (OSR). A l'occasion de cette nouvelle opération, retour sur les récents travaux de l'Institut sur les transports de sédiments.

En stockant l’eau, les barrages accumulent aussi les sédiments que la rivière transporte. Et plus le volume d’eau du barrage est grand, plus les dépôts sédimentaires le sont. Conséquences : une réduction des capacités de stockage en eau du barrage et une détérioration possible de la qualité de l’eau stockée. À terme, ces dépôts peuvent nuire au bon fonctionnement de l’ouvrage et, notamment, augmenter le risque d’inondation.

Bon à savoir

On distingue 2 types de sédiments :

  • les sédiments grossiers qui sont transportés par charriage au fond de la rivière. Ils s’accumulent au fond de la retenue et ne peuvent être évacués que par la vidange de fond du barrage.
  • les sédiments fins qui sont en suspension sur toute la hauteur d’eau ; on parle aussi de matières en suspension (MES). Ils peuvent se déposer sur les zones de faible vitesse d’écoulement de l’eau en amont du barrage. Ils sont évacués lors des abaissements du niveau d’eau par les différents organes d’évacuation du barrage.

Des particules fines aux grands effets

Pour faire face à l’encombrement provoqué par ces sédiments au fil du temps, la solution est d’ouvrir les vannes des barrages lors des crues ou bien lors d’opérations spécifiques appelées  "chasse" ou "abaissement contrôlé de la retenue". Dans les 2 cas, il s’agit d’abaisser le niveau d’eau de la retenue pour accélérer l’écoulement de l’eau et entraîner une grande partie des sédiments déposés. Mais tout comme lors des crues, les opérations de déstockage des sédiments ne sont pas sans conséquence :

  • Impacts directs et indirects sur la faune et la flore ; les sédiments fins peuvent obstruer les branchies des poissons, nuire à la reproduction des différentes espèces,  réduire le taux d’oxygène dissous dans l’eau, colmater le lit et dégrader l’habitat écologique ;
  • Impacts sur les usages de l’eau à l’aval comme l’alimentation en eau potable ; les sédiments massivement libérés peuvent renfermer des contaminants d’origine multiple (industrielle, urbaine, agricole, naturelle).

Le dilemme est donc posé : évacuer les sédiments des barrages est indispensable pour en maintenir le bon fonctionnement et maîtriser les risques d’inondation mais cette libération massive et soudaine est elle-même potentiellement nuisible.

Un relargage des sédiments sous-contrôle

Préleveur de sédiments en suspension déployé sur la station hydrométrique de Bognes en aval du barrage de Génissiat sur le Rhône françaisDepuis plusieurs années déjà, les scientifiques d’Irstea travaillent, dans le cadre de l’observatoire des sédiments du Rhône, sur le suivi des sédiments du fleuve et de ses affluents. Ils assurent un suivi indépendant et approfondi, en continu et lors des opérations de déstockage des sédiments des barrages qui le ponctuent, comme celle qui a lieu actuellement.

Récemment, des travaux ont été menés sur le plus haut de ces barrages : le barrage hydroélectrique de Génissiat. L’enjeu : comprendre les mécanismes de dépôts dans cette retenue caractérisée par sa forme allongée et son volume de 56 millions de m3 et définir les meilleures modalités d’évacuation des sédiments pendant les opérations de déstockage et tout au long de l’année. Pour cela, il a fallu prendre en compte le fait que Génissiat fait partie d’une chaîne de plus de 10 barrages d’où une nécessaire coordination globale le long du fleuve pour entraîner les sédiments le plus loin possible, voire jusqu’à la mer.

Grâce à 2 outils développés à Irstea – un logiciel de suivi hydraulique des écoulements du Rhône et un logiciel de modélisation de la propagation des sédiments fins -, les scientifiques ont évalué les paramètres hydrauliques (débit et niveau d’eau) et techniques (ouverture des différentes vannes du barrage) à appliquer au fil du temps pour maîtriser au mieux les concentrations en sédiments libérés à l’aval. Un outil d’aide à la décision précieux pour la Compagnie nationale du Rhône, chargée de la gestion du barrage, qui peut ainsi maintenir les concentrations de sédiments en dessous des seuils définis par la réglementation.

Des contaminants traqués le long du fleuve et jusqu’à la mer

Le réseau de surveillance mis en place dans le cadre de l’OSR permet d’évaluer précisément les flux de sédiments fins et de contaminants associés, le long du Rhône et les apports des différents bassins versants, et ce, du Lac Léman jusqu’à la mer. Pour améliorer le suivi en continu, les scientifiques d’Irstea ont développé des méthodes s’appuyant notamment sur un appareil de mesure acoustique – l’ADCP (acoustic doppler current profiler) –, qui permet de déterminer la vitesse d’écoulement ainsi que la répartition et la concentration des matières en suspension. Récemment, la mise en œuvre d’un réseau de stations permanentes et temporaires a permis de quantifier des contaminants particulièrement nocifs pour l’homme et l’environnement, comme le mercure et les polychlorobiphényles (PCB), et de dresser un bilan des affluents les plus contributeurs de ces pollutions.

Dans le cadre de l’opération de déstockage des sédiments menée sur le Rhône, des expérimentations spécifiques sont conduites pour déterminer si ce type d’opération augmente le risque de pollution par les contaminants transportés par les sédiments. Plus précisément, les scientifiques cherchent à savoir si la mise en mouvement des sédiments fins entraîne un relargage des contaminants dans l’eau, les rendant ainsi assimilables par les organismes aquatiques. Grâce à plusieurs stations de mesures, équipées d’échantillonneurs passifs et de systèmes de sonde biologique (gammares encagés), ils pourront évaluer, à l’issue de l’opération, la potentielle diffusion des contaminants depuis les sédiments en suspension vers la colonne d’eau.

Des sédiments qui transforment la morphologie des rivières

Les équipes d’Irstea s’intéressent aussi à l’impact des transports de sédiments sur la morphologie des rivières. Au niveau de l’Arc, affluent principal de l’Isère, les scientifiques étudient par exemple l’évolution des bancs de graviers et leur influence sur les capacités d’écoulement lors des crues. Sur le Rhône, ils apportent aussi leur contribution au programme de restauration du lit du Vieux-Rhône et de son milieu naturel. Un projet d’envergure qui nécessite l’étude de la qualité de l’eau mais aussi de la morphologie de la rivière, laquelle évolue au gré des variations du régime hydrologique imposées par les barrages…

Consulter le site de l’observatoire des sédiments du Rhône (OSR)

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