Partie I: Etude préliminaire de conception de passes à poissons

Dans le cas où le seuil n'est pas modifié (pas arasé), la continuité piscicole n'est pas rétablie et nous envisageons de proposer la mise en place de passes à poissons. Cette partie sera donc consacrée à la réalisation d'une étude préliminaire relative à la conception d'ouvrages de franchissement piscicole. La finalité de cette étude est de proposer plusieurs solutions d'aménagement du seuil qui seront détaillées individuellement puis comparées à travers plusieurs critères. L'ensemble des informations fournies serviront au comité de pilotage pour retenir une solution.

La présentation de cette étude est basée sur le "Guide de passes à poissons" du Centre d'Etudes Techniques Maritimes et Fluviales qui indique les principales informations à développer dans une étude préliminaire de ce type.

1. Etat des lieux

L'état des lieux est une phase essentielle pour réaliser l'étude préliminaire de la conception de passes à poissons. Il a pour but de recueillir les données nécessaires à l'établissement du projet. Ainsi, dans cette partie, nous préciserons la zone d'étude ciblée pour le rétablissement de la continuité piscicole et les caractéristiques du seuil d'Harchéchamp, site que nous étudierons plus en détail. Le contexte piscicole sera étudié afin de préciser la liste des espèces à prendre en compte pour la réalisation du projet. Enfin, nous détaillerons les aspects administratifs et réglementaires liés à ce projet et en particulier les propriétaires du seuil et les acteurs sans qui le projet ne peut s'effectuer. Cette première partie permet donc de donner les éléments de cadrage et discuter des enjeux liés au site et de la nécessité de mise en place d'ouvrage de franchissement pour rétablir la continuité piscicole.

 

 

1.1- Définition de la zone d'étude

La thématique de libre circulation piscicole ne peut se raisonner localement : elle ne doit pas se focaliser sur un ouvrage en particulier.

a) Délimitation de la zone d'étude

L'étude de la continuité piscicole en lien avec le site d'Harchéchamp doit être prise en compte dans une approche plus globale. Pour cette raison, nous avons du définir les limites de notre étude. Plusieurs critères de choix ont été nécessaires pour délimiter la zone.

Critère piscicole

Le raisonnement envisagé est de rétablir la continuité piscicole entre le Vair et la Meuse. A la confluence de ces deux cours d'eau, les populations sont à dominante cyprinicole. Nous avons donc choisi de nous restreindre à la zone n°49 de la carte présentée en figure 2.10. Cette zone est la partie du Vair correspondant au domaine cyprinicole. Elle concerne la partie aval du Vair : de la confluence avec le Petit Vair en amont jusqu'à la confluence avec la Meuse en aval. Cette zone englobe également la partie aval de la Vraine, affluent du Vair.

Figure 2.10 - Carte délimitant les contextes piscicoles,du bassin versant du Vair. Source : Fédération de Pêche des Vosges

Critère technique

Le bureau d'étude GENIVAR travaille sur le projet  HEBMA (aménagements Hydrauliques et Environnementaux sur le Bassin de la Meuse Amont). L'étude globale d'aménagement prévoit l'analyse de 16 seuils sur la zone d'étude dont 6 sur le Vair (ROE n°1,3,4,5,6 et 7 de la figure 2.11). Sur le bassin du Vair, la zone concernée par les études de GENIVAR s'étend de la confluence avec la Vraine jusqu'à la confluence avec la Meuse. 

Figure 2.11 - Carte des aménagements hydrauliques sur le bassin du Vair

Dans notre étude, nous allons donc nous concentrer sur ce tronçon : de la confluence avec la Vraine jusqu'à la confluence du Vair avec la Meuse. Le linéaire concerné est d'une longueur de 32 km, sectionné par 8 obstacles référencés ROE et concerne une population piscicole assez homogène, à dominante cyprinicole.

 

b) Une action globale de rétablissement de la continuité piscicole 

Afin de rétablir la continuité piscicole sur l'axe défini précédemment, une stratégie d'aménagement doit être établie. La définition d'aménagements devra prendre en compte cette problématique de continuité piscicole mais devra s'adapter également aux autres problématiques (continuité écologique au sens large, inondabilité) tout en étant compatible avec les usages liés à ces ouvrages ainsi que les contraintes techniques, financières et sociales. 

L'effacement complet de l'ouvrage est la solution idéale pour rétablir la continuité piscicole. Si cette solution n'est pas envisageable (contraintes citées précédemment), la mise en place de dispositifs de franchissement est à étudier. 

 

Bilan: Dans la suite du travail, nous allons définir le contexte piscicole sur le tronçon d'étude, de la confluence du Vair avec la Vraine jusqu'à la confluence du Vair avec la Meuse. Ensuite, l'étude de chaque ouvrage infranchissable est nécessaire pour entrer dans la logique globale du rétablissement de la libre circulation jusqu'à la confluence avec la Meuse.

Notre étude se concentrera ensuite sur le seuil d'Harchéchamp (ROE 6). Nous proposerons un dispositif de franchissement dans un des aménagements  proposé qui ne rétablit pas la continuité piscicole.

 

 

1.2- Contexte piscicole

L'étude du contexte piscicole est une étape clé de notre travail puisqu'elle permet d'identifier l'état piscicole de notre zone d'étude et surtout de déterminer les espèces à prendre en compte pour la proposition de passes à poissons qui sera effectuée par la suite.

Le Vair n'est pas un cours d'eau classé au titre de l'article L214-17 du Code de l'Environnement : il n'apparait pas sur l'avant-projet de classement des cours d'eau dans le bassin Rhin-Meuse. Le rétablissement de la libre circulation sur le Vair n'est pas imposé à l'heure actuelle sur le plan réglementaire et il n'y a pas d'espèces migratrices prioritaires (comme les migrateurs amphihalins) à prendre en compte. Dans ce cadre, notre analyse doit se baser sur les espèces  piscicoles en place sur le cours d'eau en confrontant les habitats disponibles.

Pour étudier le contexte piscicole, nous nous sommes basées sur les opérations de pêche réalisées par l'Office National de l'Eau et des Milieux Aquatiques (ONEMA), obtenues sur la base IMAGE du Portail Eau France.

 

a) Localisation des stations concernées par l'étude

Le document de Synthèse de l'ONEMA sur le réseau hydrobiologique et piscicole du bassin Rhin-Meuse entre 1995 et 2004, nous a fourni les positions des stations de pêche sur le bassin (figure 2.12).

Figure 2.12- Position des stations (étoiles rouges) sur le bassin Rhin-Meuse. Source : ONEMA, Réseau Hydrobiologique et Piscicole, Bassin Rhin Meuse, 2007

Notre raisonnement est de déterminer les poissons actuellement présents dans le Vair, mais aussi de faire un état des lieux des populations piscicoles présentes sur la Meuse au niveau de la confluence avec le Vair. Ceci nous permettra de connaître la nature des poissons susceptibles de migrer dans le Vair une fois la continuité piscicole rétablie.

La station de Soulosse-sous-Saint-Elophe est la seule station localisée sur le Vair, 10 kilomètres en aval d'Harchéchamp. Nous nous baserons sur cette station pour étudier le contexte piscicole du Vair, dans sa partie avale.

Dans un deuxième temps, nous étudierons la population piscicole au niveau de la station de Domrémy-la-Pucelle, localisée sur la Meuse, juste avant la confluence avec le Vair. Cette station nous permettra d'évaluer les espèces présentes dans la Meuse et susceptibles de migrer dans le Vair si la continuité piscicole est rétablie entre ces deux cours d'eau.

Ces deux stations se situent dans le domaine cyprinicole (ONEMA, Réseau Hydrobiologique et Piscicole, Bassin Rhin Meuse, 2007) et sont donc dans des milieux où la comparaison des populations piscicoles est pertinente. Il faut noter que les stations sont situées sur le Vair ou la Meuse, cours d'eau de dimensions différentes. Le Vair, affluent de la Meuse est un cours d'eau de moins grandes dimensions.

 

b) Structure globale des populations 

Nous avons ainsi recueilli les résultats des pêches électriques réalisées en Lorraine. Afin d'avoir des données représentatives des populations, nous avons réalisé l'étude sur une période de 10 ans : entre 2000 et 2010. Les poissons présents au niveau des deux stations d'étude sont précisés dans le tableau 2.3.

Tableau 2.3- Espèces piscicoles rencontrées dans les 2 stations d'étude et Code Onema associé

Dix familles piscicoles sont présentes sur l'ensemble des deux stations, avec une prédominance des Cyprinidés en ce qui concerne le nombre d'espèces représentées. 

La figure 2.13 représente l'état des populations dans les 2 stations et précise pour les populations les plus abondantes, le Code Onema des espèces correspondantes.

Figure 2.13 - Populations piscicoles dans les 2 stations d'étude

Une différenciation des populations est visible entre Domremy-la-Pucelle et Soulosse-sous-Saint-Elophe ce qui indique que les poissons se différencient selon les cours d'eau. En effet, les ouvrages transversaux sur les cours d'eau déconnectent entièrement les tronçons et ne permettent aucun brassage génétique. En absence d'ouvrage de franchissement piscicole, ce qui est le cas ici, les populations évoluent de manière indépendante. Notons cependant qu'à l'aval du Vair, les lits majeurs du Vair et de la Meuse se confondent. Ainsi, en période de crue, il peut exister des échanges entre ces deux cours d'eau ce qui peut permettre d'assurer une diversification génétique des populations. Cependant, ce phénomène est présent seulement en aval du Vair : de l'aval de Moncel-sur-Vair jusqu'à la confluence avec la Meuse, soit sur un tronçon de 4 km. 

La diversité est assez importante dans le Vair : la loche franche y est plus abondante que dans le Meuse ainsi que le hotu et le spirlin qui ne sont pas ou peu retrouvés dans la Meuse. Ceci est lié aux caractéristiques des poissons, les habitats préférentiels de la loche ou le spirlin par exemple étant plutôt caractérisés par des cours d'eau claire et peu profonds. Le hotu, quant à lui, est une espèce fortement impactée par l'aménagement des rivières et la pêche et est inscrite dans la Convention de Berne (annexe III).

Pour ces deux stations, la structure des populations reste assez semblable, avec globalement une espèce prédominante: le vairon, un des poissons les plus communs d'Europe. Les espèces présentes appartiennent d'une manière prédominante à la famille des cyprinidés.

 

c) Evaluation de la qualité des populations à travers l'Indice Poisson Rivière

Pour chacune de ces stations, l'Indice Poisson Rivière (IPR) a été calculé par l'ONEMA. Cet indice constitue un outil d'évaluation de la qualité des cours d'eau et est basé sur les peuplements piscicoles. Il mesure l'écart entre le peuplement observé à partir d'un échantillonnage par pêche électrique et le peuplement attendu en situation de référence. Une évaluation du niveau d'altération peut ainsi être réalisée. 

L'IPR est fonction de sept métriques : nombre total d’espèces, nombre d’espèces lithophiles, nombre d’espèces rhéophiles, densité d’individus tolérants, densité d’individus invertivores, densité d’individus omnivores et densité totale d’individus. La combinaison de ces facteurs permet d'évaluer la qualité des cours d'eau. Le calcul d'IPR que nous avons réalisé à partir des pêches électriques de l'ONEMA indiquent une qualité "bonne" au niveau de Domremy-la-Pucelle et "mauvaise" à Soulosse-sous-Saint-Elophe.

On a modélisé les populations de référence attendues au niveau de Domrémy-la-Pucelle sur la Meuse et de Soulosse-sous-Saint-Elophe, grâce au tableur mis au point par le conseil supérieur de la pêche (voir graphiques en lien). La population de référence (en bleu sur le graphique) est comparée aux résultats de la pêche électrique de 2004. La population de référence est établie à partir des critères de la station de pêche : surface échantillonnée, surface du bassin versant, largeur et profondeur du cours d'eau, pente et altitude, température moyenne en juillet et en janvier. Pour ces deux derniers paramètres, on a utilisé le référentiel thermique de l'ONEMA. La profondeur a été estimée à partir des documents fournis par GENIVAR. Les autres  caractéristiques ont été trouvées dans une synthèse sur le bassin Rhin-Meuse par l'ONEMA (Manné, 2007). A Domrémy-la-Pucelle, la catégorie de classe, bonne, concorde avec celle publiée dans la synthèse Rhin-Meuse . En revanche, à Soulosse-sous-Saint-Elophe, le résultat diffère d'une classe, médiocre pour l'ONEMA et mauvaise pour notre simulation. Le score obtenu est de 29,1, or la limite entre la classe médiocre et mauvaise se trouve à 25 (tableau 2.4). Comme l'ONEMA n'indique pas le score de la station, il se peut que cette différence de résultat s'explique par une différence de quelques unités liée à l'approximation de la profondeur.

Tableau 2.4 - Classe de qualité de l'eau en fonction du résultat de l'IPR. Source: Indice poisson rivière, 2006, ONEMA

On constate que selon ce modèle, l'anguille et la truite devraient être présentes. On voit là les limites de cette modélisation qui prévoit une population de base en fonction de bases de données établies à l'échelle nationale et ne prenant pas en compte les particularités au niveau local. Effectivement, Soulosse-sous-Saint-Elophe se trouve en tête de bassin donc le modèle prévoit la présence de la truite et de l'anguille qui sont théoriquement caractéristiques de ces zones mais le Vair à cet endroit se trouve dans une zone cyprinicole hors de l'axe de migration de l'anguille (cf. annexe). 

La DCE impose le rétablissement du bon état écologique des cours d'eau. Ceci intègre en particulier la continuité écologique et c'est particulièrement sur cette problématique que nous allons nous concentrer. Nous allons donc étudier particulièrement la libre circulation amont-aval en étudiant les espèces migratrices.

 

d) Les poissons d'intérêt

Les poissons exigent des milieux différents pour les étapes de leur cycle biologique (croissance, reproduction, alimentation). De manière générale, toutes les espèces se déplacent. Cependant, selon les espèces, l'activité migratoire est plus ou moins importante pour le bon déroulement du cycle biologique. 

La figure 2.14 permet de représenter l'ensemble des espèces présentes à Soulosse-sous-Saint-Epophe en précisant leur abondance au cours des dix dernières années.

Figure 2.14 - Abondance des espèces présentes à Soulosse-sous-saint-élophe

Les espèces les plus représentées en aval du Vair sont, par ordre d'importance :

  • le vairon,
  • la loche franche, le goujon, le gardon,
  • le chevaine, le hotu, la vandoise, l'ablette, le spirlin, le barbeau fluviatile, le chabot.

Mis à part la loche franche et le chabot, l'ensemble des espèces sont des cyprinidées. Notons par ailleurs la présence du brochet. Seulement deux individus de cette espèce ont été pêchés en 10 ans sur cette station et mesuraient 30 et 32 cm. Il s'agissait donc d'individus aptes à la reproduction. Cette espèce a été définie comme l'espèce repère du domaine cyprinicole du Vair par la Fédération de Pêche des Vosges. Il s'agit de l'espèce ayant le niveau d'exigence le plus élevé par rapport à la qualité du milieu et de l'attrait que la pêche peut représenter. C'est à partir de cette espèce que la Fédération de Pêche des Vosges a défini des mesures d'actions sur les aménagements du Vair.

Le vairon, la loche franche, le goujon, le spirlin, l'ablette et le chabot sont des espèces piscicoles de petite taille, ne dépassant généralement pas 18 cm. Leur petite taille implique des vitesses de pointe limitées et qui peuvent être soutenues qu'un très bref instant. Ces espèces affectionnent les eaux peu profondes, plus ou moins courantes selon les espèces, bien oxygénées avec un substrat souvent caillouteux ou graveleux.

Le gardon, quant à lui, est caractérisé par une plus grande taille. C'est une espèce qui affectionne les eaux stagnantes, faiblement courantes, riches en végétaux immergés et qui tend à se développer dans les milieux eutrophisés. Les habitats du Vair aval lui sont donc favorables.

Dans "Les poissons migrateurs dans la Meuse" rédigé par la Commission Internationale de la Meuse, une liste des espèces migratrices a été établie (tableau 2.5). 

Tableau 2.5- Poissons migrateurs appartenant à l'ichtyofaune de la Meuse. Source : Commission Internationale de la Meuse, Les poissons migrateurs dans la Meuse, 2011

Dans la Meuse, il existe à la fois des poissons diadromes (une partie du cycle biologique en eau douce et l'autre en eau de mer) et des poissons migrateurs holobiotiques (dont le cycle biologique se déroule uniquement en eau douce). 

Six espèces migratrices sont présentes dans notre zone d'étude : barbeau (BAF), hotu (HOT), chevaine (CHE), vandoise (VAN), truite fario (TRF) et anguille (ANG).

L'anguille, seule espèce diadrome de notre zone, est retrouvée très ponctuellement, à Domremy-la-Pucelle dans la Meuse mais pas à Soulosse-sous-Saint-Elophe. En réalité, nous ne sommes pas dans l'axe de migration de l'anguille qui est situé plus en aval (voir annexe. Source : Comité de Bassin Rhin-Meuse, Annexe cartographique du district Meuse-Sambre, 2009)

Concernant la truite, elle est présente au niveau de chaque station, mais en faible effectif. Les zones étudiées sont en effet caractérisées par un contexte cyprinicole. Le contexte salmonicole n'est retrouvé que plus en amont : à partir de la confluence avec le Petit Vair en amont du Vair. Nous ne considérons pas cette zone dans notre étude.

Les principaux migrateurs présents dans notre zone étudiée sont ainsi des cyprinidés. Il s'agit des espèces suivantes : barbeau, hotu, chevaine et vandoise. Ces quatre espèces sont présentes dans les eaux du Vair et constitueront donc les espèces d'intérêt pour le franchissement du seuil d'Harchéchamp. Dans notre raisonnement, nous avons choisi de nous concentrer sur le rétablissement de la libre circulation de ces quatre espèces. Nous ne prendrons pas en compte les autres espèces du Vair. D'une part, la migration de ces espèces semble moins importante et d'autre part, il est difficile de limiter les vitesses maximales dans les passes à poissons à des niveaux inférieurs à 1,2 - 1,5 m/s. Or, la vitesse maximale d'un poisson dépend de sa taille. Par exemple, la taille moyenne des vairons pêchés à Soulosse-sous-Saint-Elophe étant de 10 cm, ceci représente une vitesse maximale de 1,14 m/s. En ce qui concerne le brochet, il est présent a des effectifs quasi nuls et les passes à poissons actuelles ne sont pas adaptées à son comportement et ne présentent que très peu d'efficacité.

Les espèces sélectionnées pour notre étude sont : 

​​Cliquez sur le nom des espèces pour visualiser les fiches résumant leurs caractéristiques. Source : Keith P. et al.ruslé J. et Quignard J.P

 

e) Caractéristiques des poissons sélectionnés pour notre étude

Nous allons restreindre notre étude à une passe à cyprinidés. Dans les fiches précédentes, les quatre espèces d'intérêt ont été décrites (habitats, comportement, mobilité, reproduction...). Ces informations sont nécessaires pour étudier la mise en place de passes à poissons.

Il est nécessaire d'une part, de confronter les exigences biologiques des espèces avec les habitats disponibles. Cette première partie permettra de justifier la nécessité de rétablir la continuité piscicole. Nous décrirons ensuite les principales caractéristiques des poissons en lien avec le dimensionnement des passes qui sera fait dans la Partie I-2.4 - Dimensionnement.

Confrontation habitats et exigences biologiques des espèces

  • Habitats concernés

Les cyprinidés étudiés affectionnent les rivières à courant rapide, à eaux pures, fraîches et assez bien oxygénées. Ils se retrouvent particulièrement dans des zones dites à cyprinidés dont les caractéristiques sont intermédiaires entre la zone à truite et la zone à brèmes, avec des courants relativement soutenus. Ces quatre espèces recherchent des substrats de type graveleux ou caillouteux en général. Le chevaine et le barbeau peuvent également vivre dans des substrats mixtes (caillouteux - sableux) et le chevaine affectionne les habitats riches en abris.

A cause de leur régime alimentaire, le hotu et le barbeau vivent sur le fond de la rivière. Ils se nourrissent en fouillant dans le substrat. Au contraire, le chevaine et la vandoise évoluent entre les eaux de surface et les eaux profondes en fonction de la saison et de leur alimentation. En été, on les retrouve plutôt près de la surface tandis qu'elles se réfugient plus au fond des rivières en hiver pour échapper au froid. A part le hotu et le chevaine, toutes les autres espèces se nourrissent la nuit. Tous ces poissons ont un comportement grégaire. On retrouve également les vandoises associées avec les chevaines.

Les frayères sont particulières à chaque espèce.

  • Le barbeau recherche des zones peu profondes (15-24 cm) à substrat graveleux ou caillouteux (4-20 mm) dans un courant faible (28-43cm/s) et à une température supérieure à 13,5°C.
  • Le chevaine se reproduit dans des fonds d'herbiers ou de graviers à une température proche de 15°C.
  • Le hotu recherche des zones peu profondes (0,2-0,5 m), sur fond caillouteux (galets et pierres de 10 cm de diamètre), dans un faible courant (1 m/s) dans des eaux fraîches (8-11°C) et bien oxygénées.​
  • La vandoise se reproduit sur fond de graviers à 11-12°C.

De manière générale, nous pouvons retenir qu'un substrat de type caillouteux ou graveleux doit être recherché pour la reproduction, dans des zones peu profondes et à faible courant.

 

  • Habitats disponibles sur notre zone d'étude

La détermination des différents habitats a pu être effectuée le long de notre zone d'étude et est présentée en annexe:

 - Les différents types d'habitats sur le Vair aval

 - Caractérisation physique des habitats du Vair aval

La partie du Vair étudiée est tronçonnée par des ouvrages transversaux. Or, un seuil a un effet de retenue d’eau en amont, remontant le niveau d’eau. A l’amont d’un seuil, les eaux stagnent, se réchauffent, les sédiments se déposent et l'oxygénisation est réduite. Cette zone amont est donc propice à l'eutrophisation. A l’aval, le courant est plus rapide offrant des milieux de type lotique. Les matériaux (graviers, galets, sédiments...) sont stoppés au niveau du barrage et manquent en aval, ce qui contribue à faire disparaître les fonds favorables à la reproduction.

Sur l'ensemble de la partie du cours étudiée, le Vair est calibré. Le substrat présent est caillouteux à graveleux. Les berges sont globalement inclinées voir très inclinées (30 à 70°). Le lit mineur a une forme canalisée ce qui induit une profondeur homogène et ne favorise pas la diversité d'habitats. L'oxygène dissous minimal mesuré à Soulosse-sous-Saint Elophe est favorable aux poissons (minimum compris entre 4,7 et 8,2 mg/L entre 2002 et 2010). Il faut noter que la station est positionnée à 250 m en aval du seuil de Soulosse. Les valeurs l'oxygène dissous seront plus faible au niveau de la retenue en amont du seuil.

L'amont et l'aval de notre zone se caractérise par des zones de plat lent profond en général et avec peu de bancs alluviaux. Le substrat, principalement graveleux, a tendance à se colmater. Ces caractéristiques globales ne sont pas généralisées. En effet, nous disposons d'informations plus précises à Houéville (en amont d'Harchéchamp). Sur une distance de 150 m, le tronçon présente une profondeur moyenne de 0,4 m et une largeur de 10 m (ces données ont été relevées en octobre ; au printemps, la profondeur sera plus élevée car le débit plus conséquent). A cet endroit, l'eau est limpide et le substrat est composé de graviers, pierres et galets. 

Entre Moncel-sur-Vair et Barville, les faciès d'écoulement sont plus variés, de type plat courant, mouilles/radiers. Le substrat peut être composé de graviers mais aussi de cailloux et des bancs alluviaux à cailloux plats peuvent se former. Cette zone offre une plus grande diversité d'habitats.

 

  • Justification de la nécessité d'aménagements

La restauration de la libre circulation est une nécessité pour les populations piscicoles. La présence de seuils rapprochés a pour effet de ralentir les courants, d'uniformiser les tronçons, d'augmenter la température de l'eau et de favoriser l'eutrophisation. Or les cyprinidés sont des espèces qui affectionnent les courants rapides et les eaux fraîches, pures et bien oxygénées. La libre circulation pourra permettre aux espèces de rejoindre les habitats préférentiels et les zones de frayères. L'ensemble du cours du Vair étant assez uniformisé et canalisé, il sera nécessaire en parallèle d'aménager le cours d'eau (diversification des courants, des habitats...). L'arasement partiel ou total des seuils est une solution visant à rétablir la libre circulation mais également des habitats d'intérêt. Si cette solution n'est pas envisageable ou ne permet pas le franchissement piscicole, la mise en place de passes à poissons s'avérera nécessaire.

Une autre raison principale de la nécessité d'aménager les seuils est de rétablir un brassage génétique. En effet, Les seuils délimitent des tronçons indépendant où les populations sont fixes. Ils contraignent ainsi tout brassage génétique. L'isolement des populations a pour impact une diminution de la diversité génétique. A long terme, les espèces deviennent plus vulnérables aux parasites et aux maladies. De plus, les seuils empêchent la possibilité de fuite en cas de pollution d'un tronçon. La restauration de la libre circulation permettra de reconnecter les individus d'une espèce entre eux. 

 

Détermination des caractéristiques nécessaires au dimensionnement des passes

Une passe à poisson doit tenir compte des caractéristiques des poissons pour être fonctionnelle. Nous allons donc étudier précisément les caractéristiques métriques des poissons ainsi que leur période de migration, éléments qui nous servirons ensuite pour dimensionner les passes à poissons.

  • Critères physiques

La taille des poissons à faire migrer

Une passe à poissons se dimensionne en fonction de la taille des individus. Nous avons donc étudié plus précisément la structure des populations de chacune des espèces d'intérêt en fonction de leur taille.

Nous avons tout d'abord étudié l'évolution des structures des populations entre 2000 et 2010 pour les quatre espèces :

  • Chevaine : En 2000, la population est assez bien structurée avec un panel d'individus représentant les générations de 0+ à 10+. Les années suivantes, la population double voir triple et tend à se rajeunir avec une très forte proportion de juvéniles, les reproducteurs étant également représentés avec les mêmes effectifs que les années précédentes. En 2007, la population tend à se rééquilibrer avec une croissance des population 3+ à 4+. Mais en 2009, les juvéniles dominent à nouveau. 
  • Hotu : Cette espèce est pêchée à de très faibles taux entre 2000 et 2003 et les résultats indiquent l'absence de structure évidente de la population. Entre 2003 et 2007, la structure de la population est très mal répartie avec une dominance des jeunes populations (0+, 1+). A partir de 2009, la population se structure en générations allant de 0+ à 7+.
  • Vandoise : Les individus pêchés sont en nombre très faible (< à 35 individus) sur la période 2000-2007 avec de manière générale, une prédominance des juvéniles. En 2009, 184 individus ont été pêchés, les générations 0+ étant largement prédominantes. Sur l'ensemble de la période, il a été observé des individus allant de la génération 0+ à 6+.
  • Barbeau : Les populations pêchées sont assez faibles en nombre d'individus (<30 la plupart du temps). Les juvéniles sont repérés à toutes les pêches entre 2001 et 2009. Entre 2004 et 2007, très peu de reproducteurs sont présents mais en 2009, la population tend à se restructurer avec un panel d'individus entre la génération 0+ et 8+.

Pour comprendre ces structures de populations, il est important de noter que les pêches ont été réalisées au début de l'automne pour la plupart (entre fin septembre et début octobre). La localisation de la station de pêche est aussi importante à connaître (figure 2.15).

Figure 2.15 - Localisation de la station de pêche de l'ONEMA à Soulosse-sous-Saint-Elophe. Sources : fond de carte : Fédération de Pêche des Vosges ; localisation de la station de pêche : base de données IMAGE ; localisation seuil de Soulosse : base de données ROE

La station de pêche est localisée seulement 250 m en aval du seuil de Soulosse-sous-Saint-Elophe. Cette zone est caractérisée par une diversité d'écoulements de type courant, profond et plat. Le substrat est composé de limon, de pierres et de blocs et est caractérisé par la présence d'hydrophytes, hélophytes et algues filamenteuse. Par ces caractéristiques, cette zone peut être favorable à la reproduction des cyprinidés ce qui explique la forte prédominance des juvéniles dans les populations pêchées.

Pour avoir une vision globale, nous avons réalisé des graphes représentant l'ensemble des individus pêchés sur les opérations entre 2000 et 2011 (figure 2.16).  La répartition des tailles sous forme d'histogramme permet de visualiser les populations d'âge différents. Grâce à des sources bibliographiques, nous avons pu déterminer les âges des poissons : 0+ (première année de vie), 1+ (deuxième année de vie)... 

Figure 2.16 - Taille des populations de poissons d'intérêt. Source : Portail eau france, base de données IMAGE

Pour les quatre populations, la majorité des individus sont de petite taille. La population est donc jeune et ceci témoigne de l'existence de capacité de reproduction. Les individus migrent pour se reproduire. L'âge de la maturité sexuelle des poissons dépend de l'espèce. Elle est d'environ 3 ans pour le chevaine, 4 ans pour le hotu, 3-4 ans pour la vandoise et 4-5 ans pour le barbeau. La structure des populations témoigne de la présence de reproducteurs en plus faible nombre, mais tout de même quelques individus de grande taille.

Pour dimensionner les passes à poissons, nous allons donc nous intéresser aux individus aptes à la reproduction. Les individus à considérer seront donc ceux ayant une taille supérieure à 200 mm.

Remarque : L'analyse de ces individus est réalisée à partir des données de la station de Soulosse-sous-Saint-Elophe c'est-à-dire en aval d'Harchéchamp. La population à Harchéchamp n'est pas forcément exactement la même mais nous supposons qu'elle s'en approche.

Les capacités de nages associées

Le dimensionnement d'une passe à poissons est lié aux capacités de nage des espèces piscicoles considérées. Videler a proposé en 1993 une formule mathématique pour prédire les vitesses de nage maximales des poissons dont la taille est inférieure à 50 cm : 

Vmax = 0,4 + 7,4*L

où Vmax est la vitesse maximale en m/s et L est la longueur du poisson en mètre. Cette vitesse peut également fortement dépendre de la température de l'eau. Ces vitesses ne peuvent être tenues que pendant de courts instants. Videler a proposé également une formule mathématique pour relier la taille à la vitesse de croisière : 

Ucr = 0,15 + 2,4*L

Cette limite correspond arbitrairement à la vitesse que le poisson peut soutenir pendant 200 min (M. Larinier, D. Courret, P. Gomes, 2006). Pour un poisson de 200 mm, on obtient ainsi une vitesse maximale de 1,88 m/s et une vitesse de croisière de 0,63 m/s.

 

  • Critère temporel : la période de migration

Ces espèces ont en commun de frayer dans des eaux fraîches (entre 10 et 15°C) donc en tête de bassin versant entre les mois de Mars et de Juillet comme le montre le tableau 2.6.

Tableau 2.6 - Période de Frai des différentes espèces ciblées (source: encyclopeche.com)

 

Bilan: Le Vair est un milieu très anthropisé (seuils, canalisation, berges peu stables et ripisylve dégradée). Les populations de poissons ont été sérieusement affectées par ces modifications du milieu. Le rétablissement de la continuité piscicole ne suffira sans doute pas à retrouver une population naturelle.

Pour la suite de l'étude, on choisit comme espèces-cibles pour l'étude de la passe à poisson le barbeau fluviatil, le hotu, le chevaine et la vandoise. On dimensionnera la passe pour les poissons de taille supérieure à 20 cm entre les périodes de Mars et Juillet.

1.3- Zoom sur le site d'Harchéchamp

a) Description physique du seuil

L'ouvrage étudié est un seuil en rivière d'une hauteur de 2,3 m de haut sur environ 48 m de large. GENIVAR nous a fourni les levés topographiques qui permettent de caractériser le seuil (figure 2.17). Ce déversoir a pour effet d'élever le niveau d'eau de la rivière en amont. 

Figure 2.17 - Configuration du seuil d'Harchéchamp

Le seuil est divisé en trois parties.

Sur la rive gauche: tronçon A-B (figure 2.18 et 2.19). Cet ouvrage prend la forme d'une passerelle. Aussi nommée "barrage d'Harchéchamp", cette partie fait 12 m de long, 5 m de large et 3 m de hauteur, ce qui représente une hauteur de chute de 1,5 m en contexte de moyennes eaux. Cet ouvrage à déversoir vertical est composé de deux ouvertures hydrauliques : les vannes (qui ne sont plus fonctionnelles). Le déversoir est suivi d'une zone de radier à l'aval (en dessous de la passerelle).

Figure 2.18 - Photo du barrage d'Harchéchamp (tronçon A-B). Source : GENIVAR France

Figure 2.19 - Coupe en long du barrage. Source : GENIVAR France

 

 - La ligne de crête de la partie médiane (tronçon B-C) qui s'étend sur 11 m, se trouve au-dessus de la ligne d'eau. Par conséquent, à cet endroit, l'eau ne circule pas. Au niveau de cette zone morte, la végétation est bien installée, plutôt de type arbusive. 

- Enfin, sur la rive droite et s'étendant sur 25 m, la rivière s'écoule au-dessus de la crête du seuil (tronçon C-D). 

Figure 2.20 - Photo du tronçon C-D vu de la rive droite. Source : Agence de l'eau Rhin-Meuse

 

b) Le Vair à proximité du seuil 

Profil en long du Vair au niveau du seuil d'Harchéchamp

Le profil en long a été réalisé par le binôme 3 dans la Partie I - Préparation de l'étude.

Figure 2.21 - Profil en long du Vair à Harchéchamp

​Profil en travers du Vair

Figure 2.22 - Profil en travers du Vair à Harchéchamp en amont du seuil (Source: GENIVAR France)

 

c) Les berges et la ripisylve

Les berges sont de nature limono-argileuse. Elles ont une pente inclinée (de 30 à 70°C) et une hauteur de 0,25 à 0,50 mètres. Elles offrent peu d'abris de sous-berges ou de végétation ligneuse. En rive droite, les berges sont effondrées en grande partie et en rive gauche, les berges sont notées être instables localement.

En ce qui concerne la ripisylve, elle est à dominance arbustive et arborescente par endroit. La ripisylve est dense au niveau du seuil mais éparse en amont et en aval. Elle a en générale une emprise latérale de moins de 5 m. L'espèce dominante est le frêne et on observe localement la présence de renouée du Japon, espèce invasive ligneuse. L'état de la ripisylve est altéré avec peu ou pas de potentiel de restauration spontanée.
 

d) Usages  et réglementation

Usages

Ce seuil permettait l'alimentation d'un moulin qui se situait en rive gauche du Vair. Aujourd'hui, ce moulin est détruit, la vanne du seuil n'est plus fonctionnelle et le déversoir ne semble pas avoir de véritable intérêt selon l'EPAMA. Cet ouvrage ne sert plus qu'au maintien du profil en long du lit du cours d'eau et à la lutte contre l'érosion mais cet usage a été démenti par le travail du binôme 3.

Le seuil est aujourd'hui problématique en terme de continuité piscicole car sa hauteur (1,1 m de chute) constitue un obstacle à la libre circulation des poissons.

Réglementation

L'article L214-17 du Code de l'Environnement demande l'établissement de classement de cours d'eau sous forme de deux listes : liste 1 et liste 2.  La première liste concerne les cours d'eau, partie de cours d'eau ou les canaux qui sont reconnus comme en très bon état écologique ou qui jouent un rôle de réserve biologique important pour le maintien ou l'atteinte du bon état écologique d'un bassin versant. La deuxième liste concerne les cours d'eau sur lesquels il faut assurer le transport suffisant des sédiments et la circulation des poissons migrateurs. L'avant-projet de classement des cours d'eau dans le bassin Rhin-Meuse est consultable sur le site de la DREAL (Direction Régionale de l'Environnement, de l'Aménagement et du Logement) via l'outil Carmen (module de cartographie). Le Vair n'est pas classé en liste 1 ou 2.

De plus, le seuil n'est pas dans la liste d'ouvrages Grenelle à traiter en priorité. Les ouvrages Grenelle sont des obstacles à l'écoulement sur lesquels des actions de restauration de la continuité écologique sont possibles à plus ou moins long terme. Il n'est pas considéré comme prioritaire par la DCE, mais il est prioritaire pour l'EPAMA en particulier en ce qui concerne la franchissabilité et l'inondabilité.

 

e) Activités en lien avec le site

La commune d'Harchéchamp s'étend sur 7,4 km² et compte 105 personnes. Le premier secteur d'activité est la construction (33,3% des établissements actifs au 31 décembre 2010) devant l'agriculture (22%), le commerce et les transports (22%) et l'industrie (11%) (INSEE). La commune par sa taille ne représente pas une pression majeure pour la qualité des eaux du Vair. Néanmoins, l'activité agricole principale est la grande culture avec 58% de la surface agricole utilisée (SAU) réservée à cet usage, vient ensuite l'élevage avec 42% de la SAU (Agreste). En 2000, dans les Vosges, 68 ha avaient été irrigués (Enquête structure des exploitations agricoles). L'irrigation est donc négligeable dans le département et n'exerce que peu ou prou de pression sur la ressource en eau. En revanche, la pratique des grandes cultures en agriculture conventionnelle sous-entend l'utilisation de produits phytosanitaires (engrais et pesticides) susceptibles d'être lessivés vers la rivière et d'altérer la qualité chimique du milieu aquatique.

Dans le secteur industriel, on peut noter la présence d'une scierie sur la commune de Barville au niveau du seuil. C'est la seule activité qui pourrait directement influencer l'installation de la passe à poissons.

Dans le secteur des loisirs, on ne relève pas d'association de kayak sur le Vair que l'arasement du seuil pourrait affecter. En revanche, on dénombre deux associations de pêche à Attignéville et à Houécourt (Fédération de pêche).

 

Bilan: Le seuil d'Harchéchamp est un obstacle à la continuité piscicole. Le moulin qu'il approvisionnait n'étant plus et comme le seuil n'assure pas son rôle de stabilisateur des berges, il n'a plus son utilité. Par conséquent et selon, le code de l'environnement, il doit être éliminé si possible

1.4- Aspects administratifs

a) Propriété

Le seuil est localisé sur le Vair, qui sépare deux communes voisines : Harchéchamp sur la rive droite et Barville sur la rive gauche. Le cadastre (figure 2.22) montre que la zone du seuil rejoint la rive gauche au niveau de la parcelle 90 et la rive droite au niveau de la parcelle 166. Ces deux parcelles appartiennent à des propriétaires différents. Ceci implique un statut juridique particulier, définit par l'article L.215-2 du code de l’environnement. Cet article définit la propriété des berges et du lit du cours d'eau : “ Le lit des cours d'eau non domaniaux appartient aux propriétaires des deux rives. Si les deux rives appartiennent à des propriétaires différents, chacun d'eux a la propriété de la moitié du lit, suivant une ligne que l'on suppose tracée au milieu du cours d'eau, sauf titre ou prescription contraire”. Ce statut est relié à des obligations qu'ont les propriétaires sur l'entretien des cours d'eau. L'article L.215-14 du code de l’environnement précise que "le propriétaire riverain est tenu à un entretien régulier du cours d’eau". L'entretien est donc du ressort du propriétaire riverain et l'Etat assure le contrôle de cet entretien afin de garantir l'intérêt général.

 

Figure 2.23- Cadastre de la zone d'étude et identification des parcelles concernées par le seuil (en bleu)

 

b) Maître d'ouvrage

L'intervention sur le seuil est réalisée par un maître d'ouvrage. Pour un maître d’ouvrage public, la volonté de s’engager dans un programme de restauration et d’entretien d’un réseau hydrographique naît souvent d’un double constat : l’abandon de l’entretien par les riverains privés et l’état de dégradation physique des cours d’eau (Ledoux, 2010).

Dans notre cas, la maîtrise d'ouvrage est confiée à l'Etablissement Public de la Meuse et de ses Affluents (EPAMA), syndicat mixte de collectivités, créé le 2 juillet 1996. Les collectivités membres de l'EPAMA sont à la fois des conseils régionaux, des conseils généraux et des groupements de communes ou communes. La commune d'Harchéchamp est reliée à l'EPAMA via le Conseil Général des Vosges, qui en est membre. L'EPAMA a rejoint l'Association Française des Etablissements Publics Territoriaux de Bassin (EPTB). Un EPTB a pour mission de faciliter la gestion équilibrée de la ressource en eau (article L.213-12 du Code de l'Environnement). Il joue le rôle d’information, d’animation, de coordination, mais aussi de maîtrise d’ouvrage de travaux ou d’étude, d'intervention sur les cours d’eau et de gestion du domaine public fluvial.

 

c) Préconisations réglementaires

   ♦ Le Vair et ses berges au niveau du seuil d'Harchéchamp appartiennent à des propriétaires privés. Il est donc fortement recommandé au maître d'ouvrage de chercher à obtenir l'accord des propriétaires en préalable des travaux. Cet accord a pour but de l'autoriser à procéder aux travaux de restauration et/ou d’entretien. Il peut s'agir :

- d'un accord verbal amiable,

- d'une autorisation ponctuelle de passage ou

- d'une convention.

Dans le cadre de la mise en place d'une passe à poisson, un entretien régulier s'avèrera nécessaire pour le bon fonctionnement de cet aménagement. Une servitude de passage devra donc être établie et est prévue dans l'article L.215-18 du Code de l'Environnement. La convention est la forme d'accord la plus pertinente. Elle prend la forme d’un contrat de caractère administratif, qui va organiser l’exercice du droit de passage relatif aux travaux concernés, leur périodicité, à la répartition des responsabilités, etc.

Le maître d’ouvrage peut également juger préférable de devenir propriétaire du lit mineur et des berges des cours d’eau concernés. (Ledoux, 2010). Cette solution peut s'avérer indispensable selon la nature des travaux. Les berges peuvent en effet dans certains cas être le lieu d'aménagements piscicoles comme pour les rampes de franchissement ou des rivières de contournement. L'achat de parcelles peut se faire à l'amiable. Si le propriétaire s'y oppose, le maître d'ouvrage peut mettre en oeuvre une Déclaration d'Utilité Publique afin de disposer de la possibilité d'exproprier le propriétaire. L'utilité publique est déclarée par arrêté ministériel ou préféctoral. Le dossier de déclaration d'utilité publique est soumis à enquête et doit contenir les informations requises par l'article **R11-3 du Code de l'expropriation  pour cause d'utilité publique. Cette solution extrême ne sera pas a priori à envisager dans le cadre des travaux de mise en place de passes à poissons mais peuvent l'être pour des problématiques d'inondabilité, mettant en jeu la sécurité des populations.

   ♦ De plus, la maîtrise d'ouvrage étant de nature publique sur des propriétés privées, la Déclaration d'Intérêt Général (DIG) est préconisée. La DIG est un arrêté préfectoral déclarant les travaux prévus d'"intérêt général" et apportant une couverture juridique aux structures publiques intervenant sur des propriétés qui ne sont pas les leurs. Cette déclaration permet d'une part, de justifier la dépense de fonds publics sur des propriétés privés et d'autre part, de permettre l'accès aux parcelles privées pour le personnel et les engins. (Conseil Général Finistère, Guide de mise en oeuvre de la continuité écologique sur les cours d'eau)

La DIG nécessite de suivre une procédure définie dans les articles R.214-99 ou R.214-101 du Code de l'Environnement selon si les travaux sont soumis à autorisation ou déclaration. Le dossier est soumis à enquête publique.

   ♦ La Directive Cadre sur l'Eau (DCE) du 23 octobre 2000 a fixé un objectif de bon état des eaux en Europe pour 2015. Le "bon état" est fondé sur l'évaluation de la qualité chimique et écologique. Elle impose que les ouvrages ou les activités ayant un impact sur le milieux aquatique soient conçus et gérés pour respecter ces objectifs. Ainsi, toute personne souhaitant réaliser un ouvrage ou une activité sur un cours d'eau doit soumettre son projet à l'application de la loi sur l'eau et au régime de déclaration ou d'autorisation selon les cas. D'après la nomenclature des opérations soumises à autorisation ou à déclaration L214-1 à L214-3 du code de l'environnement, l'installation d'une passe à poisson fait partie de la rubrique des ouvrages dans le lit majeur d'un cours d'eau. Les principales rubriques de la nomenclature concernées par l'implantation de passes à poissons sont à titre d'information les rubriques 1.2.1.0., 3.1.2.0., 3.1.4.0. et 3.1.5.0. selon les caractéristiques de l'aménagement envisagé.

Dans un dossier de déclaration ou d'autorisation, il est demandé d'examiner un par un les différents paramètres du projet susceptibles d'avoir une incidence ou un impact sur le milieu aquatique et ce à toutes les étapes du projet. La règle du cumul des aménagements doit être respectée ainsi que celle du cumul des impacts. Il faut ensuite comparer les différents impacts du projet avec la nomenclature eau. Pour chaque rubrique concernée par le projet, on doit s'informer des prescriptions les concernant auprès du service en charge de la police de l'eau et des milieux aquatiques. Le dossier de déclaration doit être ensuite constitué. Il doit contenir:

- le nom, l'adresse, la signature du demandeur ou le numéro SIRET de l'entreprise.

- l'emplacement sur lequel l'installation va être réalisée.

- la nature, la consistance, le volume de l'ouvrage ainsi que les rubriques de nomenclature auquel il appartient.

- un document indiquant l'incidence du projet sur la ressource en eau et les milieux aquatiques et sur les zones Natura 2000, la compatibilité du projet avec le schéma directeur d'aménagement et de gestion des eaux et les mesures correctives ou compensatoires envisagées.

- les moyens de surveillance et d'évaluation des prélèvements.

Dans le cas d'un dossier de déclaration, la procédure est beaucoup plus courte que dans le cas d'un dossier d'autorisation ( 2 mois contre plus de quatre mois). Après instruction du dossier par le service en charge de la police de l'eau pour vérifier sa régularité et sa recevabilité, le préfet donne son avis sur le projet.

 

Bilan: Le seuil d'Harchéchamp est sur deux communes de part et d'autre du Vair, et ses berges appartiennent à deux propriétaires différents. La réalisation des travaux par le maître d'oeuvre nécessitera donc l'achat des parcelles soit par un accord à l'amiable avec les propriétaires, soit avec une déclaration d'utilité publique. Une déclaration d'intérêt générale est préconisée pour couvrir juridiquement le projet. Enfin, la réalisation de travaux sur un cours d'eau nécessite un dossier de déclaration ou d'autorisation au titre de la loi sur l'eau.

2. Proposition de dispositifs de franchissement piscicole

L'état des lieux a permis de mieux connaître le site d'étude et de recueillir des données nécessaires à la proposition d'ouvrages de franchissement.

Dans cette partie, il s'agit de proposer des solutions dans le but de choisir un ouvrage ainsi que son implantation.

2.1- Plage de fonctionnement

a) Plage de fonctionnement temporel

La plage de fonctionnement temporelle des dispositifs de franchissement a été déterminée en fonction des périodes de migration des espèces piscicoles d'intérêt. Ces périodes ont été présentées dans la Partie I-1.2 - Contexte piscicole. Nous avons donc choisi de nous intéresser à la période allant du 15 mars au 30 juin pour étudier nos aménagements.

 

b) Plage de fonctionnement en terme de débits

Afin de connaître les débits nécessaires au dimensionnement de notre passe, nous avons eu besoin du graphe des débits classés rencontrés sur le site d'Harchéchamp sur la période du 15 mars au 30 juin. Ce travail a été réalisé par le binôme 1 dans la partie Etude des débits à Harchéchamp et le graphe fournit par ce binôme est présenté figure 1.15. La figure 2.24 précise les débits intéressants pour le dimensionnement sur le graphe des débits classés sur la période de migration.

Figure 2.24 - Débits classés estimés au niveau du Vair à Harchéchamp

Les débits sont classés en fonction du pourcentage de temps pour lequel un débit est égal ou supérieur. Le débit médian Q50 constitue le débit de dimensionnement. C'est le débit qui va être considéré pour dimensionner l'ouvrage. La fonctionnalité de l'ouvrage sera vérifiée aux débits limites. Nous avons choisi d'assurer la fonctionnalité de l'ouvrage pendant 50% de la période de migration. L'ouvrage devra être fonctionnel sur la plage de débit entre Q25 et Q75 soit pour des débits allant de 1 à 4 m3/s.

 

c) Plage de fonctionnement en terme de niveau d'eau

Les hauteurs d'eau amont et aval en fonction du débit ont été déterminées par le binôme 3 et sont présentées sur la figure 2.25. Nous avons considéré les hauteurs d'eau seulement pour la plage de débits sélectionnée précédemment, soit entre 1 et 4 m3/s.

Figure 2.25 - Variation de la côte de la ligne d'eau en amont et en aval du seuil d'Harchéchamp en fonction du débit

La hauteur de chute (différence du niveau d'eau en amont et en aval du seuil) est de 1,1 m. Les côtes de lignes d'eau en amont et en aval seront nécessaires pour caler le dispositif de franchissement et le dimensionner. Il faudra en particulier prendre en considération les variations des hauteurs de lignes d'eau selon le débit pour que le dispositif soit fonctionnel sur ces plages de débits (ce qui correspond à une fonctionnalité de la passe pendant 50% du temps de la période de migration).

 

Bilan: Pour étudier les aménagements, on s'intéresse à la période comprise entre le 15 mars et le 30 Juin. L'ouvrage devra être fonctionnel pour des débits compris entre 1 et 4 m3/s. La hauteur de chute est de 1,1 m. Ces critères nous permettrons par la suite de dimensionner la passe à poisson.

2.2- Choix des débits dans la passe

D'après l'article L214-18 du Code de l'Environnement, l'installation d'ouvrages dans le lit d'un cours d'eau doit maintenir en permanence "un débit minimal garantissant le la vie, la circulation et la reproduction des espèces vivant dans les eaux". Ce débit minimal ne doit pas être inférieur à un dixième du module du cours d'eau en aval immédiat. De plus, les dispositifs de franchissement comportent également des instructions en terme de débits de fonctionnement.

En général, le débit à faire circuler dans une passe à poisson est égal à 5 à 10% du débit concurrent (il ne peut pas dépasser 20%). Dans notre cas, le débit médian de notre période est égal à 2 m3/s. Les débits qui serviront au dimensionnement des dispositifs de franchissement seront donc compris entre 0,10 et 0,20 m3/s

Ce paramètre rentrera en compte dans le choix des passes à poissons, certaines passes ne supportant pas des débits trop faibles pour leur fonctionnement.

 

2.3- Choix des ouvrages

Les dispositifs de franchissement doivent être choisis en fonction de différents facteurs biologiques des poissons que l'on a sélectionnés: le chevaine, la vandoise, le hotu et le barbeau. 

Le premier facteur à prendre en compte est la capacité de nage du poisson. On distingue plusieurs niveaux d'activité de nage qui vont des vitesses de croisière, lente et que le poisson est capable de soutenir longtemps, aux vitesses de sprint, très exigentes en énergie et que le poisson ne peut soutenir que pendant une durée limitée. La vitesse maximale de nage dépend de la longueur du poisson et de la température de l'eau. Plus la température est élevée plus la vitesse maximale est élevée. Un autre paramètre important à prendre en compte est l'endurance . Elle dépend des réserves en glycogène disponibles dans les muscles mais aussi de sa taille, de sa morphologie et de la température de l'eau. Une augmentation de température se traduit par une diminution de l'endurance.

Connaissant la vitesse de nage maximale du poisson (V en m/s), on peut calculer la distance (D en mètre) qu'il pourra parcourir dans un courant de vitesse (U en m/s) à partir de la formule :

D = (V-U)*T

où T est l'endurance du poisson, c'est-à -dire la durée d'effort maximale provoquant l'épuisement du poisson. Plus le courant sera fort et moins la distance que le poisson peut parcourir est grande. Si la vitesse de courant est supérieure à la vitesse de nage du poisson, celui-ci recule (D<0). On a étudié l'évolution des facteurs biologiques sur la gamme de variation de taille des poissons présents à Harchéchamp (voir annexe en lien).

Dans le contexte d'Harchéchamp, on élimine les aménagements de type écluse ou ascenceur à poisson parce que ce sont des aménagements trop importants pour le contexte piscicole du site où nous travaillons. On  élimine également les passes à ralentisseurs parce que le courant est trop turbulent pour les espèces que nous avons choisies. On retiendra donc les passes à bassin et les passes naturelles de type enrochement.

 

Les passes à bassins

Le principe de la passe à bassins successifs est de diviser le dénivelé total du barrage en une série de chutes afin de former un escalier hydraulique compatible avec la capacité de nage du poisson. Les chutes sont contrôlées par des cloisons qui séparent les bassins. Ces derniers ont pour fonction de dissiper l'énergie de la chute et de fournir une zone de repos aux poissons. Les principaux paramètres de dimensionnement d'une passe sont les dimensions des bassins et les caractéristiques géométriques des cloisons. Pour les poissons à faible capacité de nage on retient une puissance dissipée de 150 W/m3Le volume et la forme des bassins, les altitudes et les largeurs des déversoirs, déterminent le débit, la chute entre bassin ainsi que la configuration des écoulements dans l'ouvrage.

Le passage des poissons est d'autant plus facile que la chute d'eau est faible. Pour les petites espèces à faible capacité de nage, on retient des hauteurs de chute entre 15 et 25 cm. Selon les caractéristiques géométriques de la section entre les bassins l'écoulement se fait soit "à jet plongeant" soit "à jet de surface". Comme l'écoulement à jet plongeant exige des poissons qu'ils puissent sauter et que les espèces que nous ciblons sont des cyprinidées, nous choisirons une géométrie de section qui permette un écoulement à jet de surface. Ainsi une passe à échancrure latérale et à orifice noyé semble la plus adaptée au contexte piscicole d'Harchéchamp. Une passe à fente verticale, en créant un jet plongeant, n'est pas adaptée aux espèces qui ne peuvent pas sauter. L'échancrure latérale permettra le passage des plus gros poissons tandis que l'orifice noyé permettra celui des plus petits. La position alternée des fentes évite les écoulements directs et optimise la dissipation de l'énergie du courant dans les bassins. La faible largeur des échancrures et leur profondeur permettra à l'ouvrage de supporter d'importantes variations de niveau d'eau. Ce type de passe est particulièrement adapté aux cyprinidés et aux salmonidés.

Figure 2.26 - Passe technique à échancrure latérale et orifice noyé

Le débit à l'intérieur de la passe doit être supérieur à 0,15 m3/s et le débit de fonctionnement a été choisi précédemment et doit être compris entre 0,1 et 0,2 m3/s. On se trouve donc aux limites du fonctionnement de la passe. Ce type de passe est également adapté pour des obstacles de plus d'un mètre. 

 

Les passes naturelles

Elles sont constituées d'un chenal dans lequel l'énergie est dissipée et les vitesses sont réduites par la rugosité du fond et des parois et par une succession d'enrochements. Dans ce type d'aménagement, on distingue les rivières naturelles, chenal de faible pente creusé sur la berge. Toutefois, ce type d'aménagement a une emprise au sol importante et dans le cas d'Harchéchamp, cette surface n'est pas facilement disponible. Son installation nécessiterait l'achat de terrain sur la rive gauche.

Dans la catégorie des passes naturelles se trouvent également les rampes qu'on peut installer sur une partie du barrage ou contre les berges. Elles sont adaptées aux ouvrages d'une hauteur de chute modérée. De gros enrochements sont utilisés pour ralentir la vitesse du courant. Trois types d'organisation de ces enrochements existent : répartition régulière (en quinquonce), en rangée régulièrement espacées et les enrochements jointifs disposés de manière compacte et formant un tapis rugueux.

Les rampes à enrochements jointifs ne permettent vraiment le franchissement pour des petites espèces que pour des  pentes très faibles (< à 3%) ce qui implique des ouvrages très longs. Cette solution est peu réaliste pour le cas du seuil d'Harchéchamp. Les enrochements en rangée régulières et les enrochements régulièrement répartis sont compatibles avec le passage des petites espèces. Les enrochements en rangées régulières forment des seuils créant des jets plongeant. Les poissons d'intérêt ne présentant pas de capacité de saut intéressante, nous avons choisi de dimensionner une rampe à enrochements régulièrement répartis. 

Figure 2.27 - Les trois types de dispositions des enrochements dans une rampe.

 

Bilan: Le choix des dispositifs de franchissement doit prendre en compte les capacités de nage des poissons ainsi que leur endurance. On choisit de dimensionner une passe technique à échancrure latérale et à orifices noyés et une rampe à enrochements régulièrement répartis sur une partie de la longueur du lit.

2.4- Dimensionnement

Remarque : Ceci ne constitue qu'une étude préliminaire. Nous rappelons que les dimensions sont données à titre indicatif et qu'elles seront susceptibles d'évoluer lors de la phase d'avant-projet pour le dispositif sélectionné comme solution d'aménagement.

L'étude doit impérativement être complétée par un calage de la passe en fonction de la ligne d'eau en amont et en aval et de ses variations. Un logiciel spécifique tel que Cassiopée peut être utilisé pour réaliser le calage.

Nous suggérons également de compléter l'étude par une modélisation du fonctionnement des passes sur un logiciel tel que Telemac afin d'optimiser le dimensionnement et vérifier sa fonctionnalité sur la plage de débits Q25-Q75. Des dispositifs d'amélioration pourront être également étudiés si nécessaire (injection de débit d'appoint, section de régulation...).


 

a) Passe technique : passe à échancrure latérale et orifice noyé

L'ensemble des paramètres, formules et données de références ont été tirées de l'ouvrage de Larinier "Passes à Poissons - Expertise et conception des ouvrages de franchissement".

Contraintes techniques : paramètres à fixer

Les principaux paramètres d'une passe à bassin sont les dimensions des bassins et les caractéristiques géométriques de cloisons. Dans notre cas, les cloisons sont dotées d'une échancrure latérale complétée par un orifice noyé.

Les recommandations de Larinier dans son document "Passes à Poissons - Expertise et conception des ouvrages de franchissement" - nous ont permis de fixer les paramètres nécessaires au dimensionnement de ce type de passe. Les paramètres que nous avons fixés sont présentés dans le tableau 2.7 et nous allons expliquer le choix des valeurs que nous avons sélectionnées.

Tableau 2.7 - Choix des paramètres à fixer et valeurs sélectionnées pour le dimensionnement de la passe

- La taille des poissons à faire passer en priorité dans les passes sont les reproducteurs des quatre espèces cibles. Ce choix a été effectué dans le raisonnement Partie I.1.2 - Contexte piscicole. Nous avons donc choisi de nous intéresser prioritairement aux poissons dont la taille est supérieure à 200 mm. Ceci correspond à des vitesses de nage maximale proche de 2 m/s. La hauteur de chute DH entre bassin est calculée par la formule suivante, présentée dans le tableau 2.8. 

Tableau 2.8 - Calcul de DH

Le calcul donne, pour une vitesse de 2 m/s, une hauteur de chute de 0,20 m. Or, nous avons une hauteur de chute du seuil égale à 1,10 m. Donc, pour franchir cette hauteur, deux options sont possibles : 6 chutes de 0,18 m (soit 5 bassins) ou 5 chutes de 0,22 m (soit 4 bassins).  Pour des cyprinidés, la hauteur de chute entre bassin DH est comprise généralement entre 0,15 et 0,25 m donc les deux options sont compatibles avec ces références. Nous choisissons la valeur DH = 0,22 m car il faut éviter de sous dimensionner la hauteur de chute qui risque de rendre la passe moins attractive pour les poissons. Cette dimension servira comme valeur de base pour le dimensionnement général de la passe à poissons.

- La puissance dissipée volumique (Pv) est un indicateur du niveau d'agitation dans les bassins. Pour des petites passes, il est recommandé d'avoir Pv < 150 W/m3. Nous avons choisi de sélectionner la valeur Pv = 150 W/m3 pour conserver une agitation favorable et ce qui permet de ne pas surdimensionner les bassins. En effet, plus la puissance choisie est faible, moins il y aura d'agitation et plus la taille d'un bassin sera grande. 

- Les débits choisis (Q) dans la Partie 1.2.2 - Choix des débits dans la passe -  étaient compris entre 0,10 et 0,20 m3/s. Or, pour une passe à échancrure latérale avec orifices noyés, il est conseillé de faire circuler des débits supérieurs à 0,15 m3/s. Nous avons donc choisi de dimensionner la passe pour un débit de 0,15 m3/s. Ceci correspond au débit moyen de la plage de débit 0,10 - 0,20 m3/s et est valable pour le dimensionnement de ce type de passe.

- La largeur de l'échancrure (b) doit être supérieure à 0,20 m. En effet, elle ne doit pas être trop fine pour limiter la vulnérabilité au colmatage. Elle dépend de la taille des poissons : pour les grands salmonidés, la largeur doit être supérieure à 0,30 - 0,40 m. Dans notre cas, nous avons à faire à des poissons de petite taille ce qui justifie le choix d'une largeur de l'échancrure égale à 0,2 m.

- La surface de l'orifice (c*d) doit être supérieur à 0,04 m². Cet orifice a pour objectif de faire passer les plus petits poissons, ceux qui ne seront pas capable de traverser au niveau de l'échancrure où l'agitation et la vitesse de l'eau sont trop importants. Nous avons donc sélectionné la valeur 0,04 m².

- Le coefficient de débit Cd est une donnée fournie. Nous nous sommes placées dans le cas moyen soit Cd = 0,4 pour l'échancrure et Cd = 0,75 pour l'orifice. 

 

Dimensionnement de la passe

Dimensionnement d'un bassin

A partir des paramètres fixés précédemment, nous avons pu calculer les différentes caractéristiques d'un bassin. Les formules de calculs utilisées ainsi que les valeurs obtenues des différents paramètres sont présentés tableau 2.9.

Le volume du bassin est déterminé grâce à la puissance volumique fixée précédemment. Nous obtenons un volume de bassin de 1,96 m3. Les instructions quant à la longueur et la largeur du bassin ont été présentées dans l'ouvrage de Larinier. A partir des valeurs possibles, nous avons choisis L, B et Tmoy arbitrairement afin d'avoir des valeurs les plus arrondies pour faciliter la construction. Nous avons vérifié nos valeurs avec des exemples de dimensionnement dans le document de Larinier et nos valeurs sont concordantes.

Tableau 2.9 - Dimensionnement de l'un bassin

g (accélération de la pesanteur) = 9,81 m/s² ;  ρ (masse volumique de l'eau) = 1000 kg/m3

 

Dimensionnement général de la passe

A partir de la hauteur de chute (DH), nous pouvons déterminer le nombre de bassins de la passe. Cinq chutes sont nécessaires pour franchir les 1,10 m entre la ligne d'eau amont et aval, ce qui correspond à 4 bassins.

La longueur des bassins (L) est de 2,00 m et la hauteur de chute du seuil de 1,10 m. La pente de l'ouvrage doit donc être de 13,75% (7,83°). Et nous savons que pour une passe technique, la pente de l'ouvrage doit se situer entre 10 et 15% donc nous sommes en concordance avec les valeurs de référence.

 

Dimensionnement général de l'échancrure et de l'orifice

La surface de l'orifice a été fixée précédemment à 0,04 m². A partir de ce paramètre, nous pouvons évaluer le débit qui va circuler dedans. Il est égal à 0,062 m3/s. Le débit circulant dans la passe a été fixé à 0,15 m3/s. Il se partage entre l'orifice et l'échancrure donc nous en déduisons le débit dans l'échancrure, qui est égal à 0,088 m3/s.

Nous avons fixé la largeur de l'échancrure à 0,20 m. Avec le débit associé (0,088 m3/s), nous avons pu calculer la charge sur l'échancrure (H1) égale à 0,39 m.

Tableau 2.10 - Dimensionnement de l'échancrure et de l'orifice

Le dernier paramètre à calculer relatif à l'échancrure est la distance du bas de l'échancrure au fond, noté p. Le calcul est précisé dans l'annexe en lien et aboutit à une valeur de p = 0,73 m.

 

Bilan

Le tableau 2.11 présente la fiche récapitulative des valeurs des paramètres de la passe à échancrure à orifices noyés.

Tableau 2.11 - Paramètres de la passe à échancrure à orifices noyés

Vous trouverez dans les liens suivants : 

- une coupe longitudinale de l'ensemble du dispositif au 1/​50ème,

- une coupe longitudinale d'un bassin et une coupe transversale au niveau d'une cloison au 1/25ème.

 


 

b) Passe naturelle : rampe à enrochements régulièrement répartis

L'ensemble des paramètres, formules et données de références ont été tirées de l'ouvrage de Larinier et al. "Guide technique pour la conception des passes naturelles" (2006).

Contraintes techniques : paramètres à fixer

Les rampes peuvent être dimensionnées pour différents types de poissons allant des grands migrateurs (saumons, lamproies, aloses...) aux petites espèces. Le Vair étant peuplé principalement par de cyprinidés de petite taille (espèces cibles) et les débits étant assez faibles à Harchéchamp, nous avons choisi de nous baser sur les critères de dimensionnement relatifs aux petites espèces. 

Nous avons donc fixé les paramètres nécessaires au dimensionnement et ils sont présentés dans le tableau 2.12.

Tableau 2.12 - Choix des paramètres à fixer et valeurs sélectionnées pour le dimensionnement de la rampe

- La puissance dissipée volumique (Pv) doit être comprise entre 150 et 250 W/m3. Pour cette rampe, nous avons sélectionné une valeur intermédiaire égale à 180 W/m3

- Les débits choisis (Q) dans la Partie 1.2.2 - Choix des débits dans la passe -  étaient compris entre 0,10 et 0,20 m3/s​. Nous avons choisi de faire circuler les mêmes débits que dans la passe technique dimensionnée précédemment soit un débit égal à 0,15 m3/s.  

- Nous avons séléctionné le plus faible débit unitaire (q) pour avoir une largeur de la rampe suffisante pour pouvoir y disposer les enrochements. Pour dimensionner cette rampe, le débit unitaire a donc été de 0,10 m3/s/m.

- La pente (I) doit être au maximum égale à 4% pour pouvoir faire passer les petites espèces. Nous avons choisi une pente de 4 % qui d'une part est adaptée à ce type de passe et d'autre part permet de limiter la longueur de la passe.

- Enfin, pour rappel, la hauteur de chute au niveau du seuil d'Harchéchamp (H) est de 1,10 m et est nécessaire pour certains calculs à venir.

L'ensemble de ces paramètres n'a pas été fixé arbitrairement. Différentes valeurs ont été testées pour réaliser le dimensionnement. Les valeurs présentées ont été celles qui permettaient de respecter au mieux l'ensemble des contraintes exigées pour le bon fonctionnement de la passe. 

 

Dimensionnement de la rampe

L'ensemble des valeurs calculées a du répondre à des contraintes dimensionnelles précisées dans le "Guide technique pour la conception des passes naturelles" de Larinier et al. (2006). Toutes les valeurs ont dues être ajustées entre elles pour répondre à ces contraintes tout en étant cohérentes particulièrement avec les faibles débits du Vair. Les calculs présentés par la suite présentent les résultats obtenus qui répondent au mieux à l'ensemble des exigences relatives au dimensionnement d'une rampe à enrochements régulièrement répartis.

Dimensionnement général de la passe

A partir des paramètres fixés précédemment, nous avons pu calculer les paramètres généraux de la rampe. Les calculs réalisés sont présentés dans le tableau 2.13.

Tableau 2.13 - Dimensionnement de la rampe

g (accélération de la pesanteur) = 9,81 m/s² ;  ρ (masse volumique de l'eau) = 1000 kg/m3

La largeur de la rampe (L) est automatiquement déduite des débits fixés précédemment et est égale à 1,50 m. La longueur de la rampe (Long) dépend de la pente et de la hauteur de chute du seuil et a été évaluée à 27,50 m. 

A partir de la puissance dissipée volumique, nous avons pu calculer la vitesse débitante dans les sections libres qui est égale à 0,46 m/s. De cette valeur, nous avons ainsi pu trouver la hauteur d'eau présente dans la rampe pour le débit fixé, qui est égale à 0,22 m. Cette hauteur d'eau est compatible avec les poissons à faire transiter dans la passe. 

Enfin, la vitesse maximale d'écoulement a été choisie dans une gamme de valeurs comprises entre 1,5 et 2,5 fois la vitesse débitante. Elle a été choisie à 0,87 m/s. Cette vitesse est comprise entre la vitesse maximale soutenable par les poissons et leur vitesse de croisière. Il faudra toutefois s'assurer que les tronçons présentant ces vitesses ne soient pas trop longs pour assurer le passage des poissons. Nous nous baserons sur les graphes établis Partie I-2.3 - Choix des ouvrages - reliant la vitesse du courant, la vitesse des poissons et la distance maximale pouvant être parcourue.

Dimensionnement des enrochements

La disposition et la typologie des enrochements sont essentielles au dimensionnement de la rampe. La face des blocs opposée à l'écoulement peut être plane ou arrondie. Pour obtenir une même hauteur d'eau, il faut un débit supérieur pour la face arrondie que pour la face plane. Les débits de Vair à Harchéchamp étant assez faibles, nous avons choisi de sélectionner des enrochements à face plane, ce qui permet en outre de réduire les vitesses et les puissances dissipées dans la passe.

Pour des enrochements à face plane, nous trouvons que la largeur face à l'écoulement des blocs (D) doit être égale à 0,20 m. Cette valeur est faible comparée aux dimensions des blocs habituellement disposés dans les rampes. Notre rampe ayant des dimensions assez faibles, la valeur de D calculée reste cohérente.

La concentration des blocs a été choisie en parallèle des dimensions ax (espacement longitudinal entre blocs) et ay (espacement latérale entre blocs). Nous avons choisi une longueur de ax proportionnelle à la longueur de la passe et compatible avec les capacités de nage des poissons. Les poissons pouvant soutenir leur vitesse maximale pendant quelques secondes, la distance maximale parcourue est environ de 2 m avec dans les conditions où vmax = 0,87 m. Nous avons choisi une valeur de ay permettant de disposer 1 à 2 blocs dans la largeur de la passe. L'optimisation de ces trois paramètres a donné les valeurs suivantes : C = 0,016 (respect des contraintes), ax = 1,96 m avec ß = 14 ce qui correspond à 15 rangées d'enrochements le long de la passe et ay = 1,25m. Les poissons auront la capacité de franchir la distance ax et trouverons des aires de repos derrière les blocs. Nous en avons déduit par la suite le valeur de b : largeur du passage libre entre les blocs égale à 1,05 m.

La hauteur utile des blocs (k) a été évaluée à 0,40 m et répond à la contrainte k/D compris entre 1 et 2.

Le résumé de l'ensemble de ces calculs est présenté dans le tableau 2.14.

Tableau 2.14 - Calcul des paramètres définissant les enrochements

 

Bilan

Le tableau 2.15 résume les caractéristiques de la rampe à enrochements régulièrement répartis dimensionnée précédemment.

Tableau 2.15 - Valeurs des paramètres de la rampe à enrochements régulièrement répartis

Vous trouverez dans les liens suivants :

- une coupe longitudinale partielle de la rampe au 1/20ème

- une vue du dessus partielle de la rampe au 1/50 ème

2.5- Implantation

Le dispositif choisi peut être complètement inefficace si le poisson ne trouve pas l'entrée. L'attractivité de la passe dépend de la configuration du barrage et des conditions hydrauliques. Ainsi, l'ouvrage doit être implanté là où le poisson va chercher à franchir naturellement l'obstacle. De façon générale, les poissons ont tendance à remonter le courant le plus en amont possible. A Harchéchamp, le seuil est grossièrement perpendiculaire aux lignes de courant. Les poissons migrateurs ont également tendance à se déplacer le long des rives. Le choix de la rive sera conditionné par les contraintes du site : l'accessibilité de la passe pour son entretien, la présence d'un débit suffisant même en période d'étiage.

Le seul stimulus capable de guider le poisson vers l'entrée de la passe est le champ de vitesse au pied de l'obstacle. Le poisson est guidé par les lignes de courant. L'attractivité est liée à l'orientation du jet de sortie de la passe ainsi qu'à sa vitesse et son débit. Ce courant de sortie de la passe ne doit pas être masqué par des écoulements connexes (zone recirculation, écoulements de surverse ou de sousverse des vannes du barrage) pour rester bien individualisé en aval. D'autre part, il faut également éviter les zones mortes et les zones de recirculation, car elles sont susceptibles de piéger les poissons (F. Aigoui, M. Dufour, 2008).

Néanmoins si la vitesse à la sortie de la passe doit être suffisante pour attirer les poissons, elle doit aussi être compatible avec leur capacité de nage.

Afin de déterminer le site d'implantation de la passe, on peut procéder en premier lieu à une observation du comportement des poissons au pied de l'obstacle pour repérer les routes de migration, les zones de stabulation et les points du seuil où s'effectuent les tentatives de franchissement. Tout ceci servira à choisir la position de l'entrée de la passe.

A Harchéchamp, les hauteurs d'eau fournit par le binôme 3, nous ont montré qu'il existait une veine de courant toujours en eau, même en période d'étiage, le long de la rive gauche, au niveau de la vanne. Selon le principe qu'une passe à poisson est souvent placée sur les rives à cause du mode de déplacement des migrateurs, on propose de l'installer sur la rive gauche, avec néanmoins certaines réserves. En effet, nous avons travaillé à partir d'images satellites (géoportail). Il se pourrait que l'amont de la passe soit gêné par la présence des vannes. D'autre part, ne disposant pas des champs de vitesse du courant, il serait possible que cette position n'offre pas un débit suffisant pour alimenter la passe. En plaçant la passe à l'autre bout de la vanne, on s'affranchit de ces deux contraintes. Le risque que les poissons ne trouvent pas l'entrée reste néanmoins présent. L'observation reste primordiale pour pouvoir trancher entre ces deux propositions. 

Cliquer ici pour voir la carte

Remarque : Nous suggérons de réaliser une modélisation Télémac 2D afin de déterminer les profils de vitesse et déterminer précisément la veine de courant pour placer la passe.

La passe technique dimensionnée a une longueur de 10 m tandis que la passe naturelle mesure 27,50 m. Les positions d'entrée et de sortie de la passe seront différentes. Pour favoriser la montaison, l'entrée devra se situer le plus proche possible du pied du barrage. 

2.6- Comparaison des dispositifs

La passe à poissons à échancrure latérale est adaptée à une large gamme de hauteur de chute (de 1 m à une dizaine de mètres) contrairement aux rampes qui ne conviennent qu'aux petites hauteurs de chutes. Par les différents tracés qu'il est possible de concevoir, ce type de passe est bien adaptable aux contraintes foncières et aux contraintes de génie civil. Contrairement aux rampes, l'intégration paysagère des passes à échancrures est limitée.

La conception d'un dispositif de franchissement nécessite de faire passer tous les poissons et pas seulement les plus forts. D'autre part, il faut minimiser les retards à la migration, les blessures et le stress. Dans ce sens, la rampe est plus efficace qu'une passe technique sur ce point des enjeux écologiques parce que les vitesses maximales de courant sont moins importantes, qu'elles offrent plus d'endroits de repos (derrière les rochers) et qu'elles sont plus attrayantes que les passes techniques de par leur côté plus "naturel" (pas de béton). Leur attractivité vis-à-vis des poissons est aussi meilleure. D'autre part, la passe à échancrure est particulièrement adaptée aux salmonidés et aux cyprinidés rhéophiles tandis que les rampes, conviennent à toutes les espèces. 

En ce qui concerne le débit à réserver à l'ouvrage, une rampe peut fonctionner avec moins d'eau (0,1 m3/s/m) que la passe technique (0,15 m3/s). Il faut que la hauteur dans la passe puisse permettre la nage des poissons.

Les fluctuations de niveaux d'eau amont et aval de part et d'autre d'un obstacle peuvent induire d'importantes modifications du fonctionnement hydraulique d'une passe à bassin. Par exemple, lorsque le débit augmente, le niveau aval remonte plus rapidement que le niveau amont ce qui provoque une diminution de la chute. Dans les rampes le niveau d'eau est moins affectée que dans une passe mais des comportements différents existent encore entre les types de passes. Les passes à orifices noyés sont très peu sensibles aux variations de débit.

En revanche, une passe technique est plus facile à implanter et prend moins de place qu'une rampe. Toutefois, les exigences d'entretien sont plus importantes pour la passe technique que pour la rampe. En effet, les passes à échancrures sont sensibles au colmatage par les sédiments mais aussi par les débris végétaux et pour cela nécessitent d'être régulièrement entretenues. ​

Le coût d'un dispositif de franchissement dépend de plusieurs paramètres comme du type de passe, des dimensions, de la topologie du site. L'ONEMA estime que le prix d'une rampe est compris entre 75 et 325 €/m3. Cette variabilité s'explique par l'accessibilité de la passe, par la nature et l'état de l'obstacle et par la mise en oeuvre d'une phase de démolition plus ou moins importante. Pour la création d'une passe technique sur un ouvrage de moins de 5 mètres, le prix des travaux est compris entre 15 000 et 30 000 €/m de chute. La chute d'Harchéchamp fait un 1,10 m. Mais des coûts d'entretien de la passe et de l'ouvrage viennent s'ajouter aux coûts de la passe à poisson.

Tableau 2.16 - Analyse comparative multicritère de la passe à échancrure latérale à orifices noyés et de la rampe.

3. Conclusion

Les études de conception comprennent trois étapes. L'étude préliminaire fait l'état des lieux et étudie la faisabilité de l'opération au regard des contraintes du site et du projet. Elle peut proposer une ou plusieurs solutions ainsi que les dispositions générales à envisager. Les données nécessaires à l'établissement du projet sont recueillies durant cette phase. Les études d'avant-projet se basent sur la solution retenue à l'issu de l'étude préliminaire. Elle confirme les caractéristiques et les conditions de réalisation de l'opération. Enfin les études de projet définissent la conception de l'ouvrage dans ces détails. 

Dans cette étude nous avons réalisé l'étude préliminaire pour l'installation d'un dispositif de franchissement sur le seuil d'Harchéchamp. Deux solutions ont été choisies, dimensionnées et comparées: une passe à échancrure latérale et  à orifices noyés et une rampe à enrochements régulièrement répartis. Si la rampe est plus efficace d'un point de vue écologique et si elle demande moins d'entretien que la passe à poisson, cette dernière est plus facile à implanter et à réaliser. Elle occupe également moins d'espace.

Dans tous les cas, l'installation d'une passe à poisson reste une réponse partielle aux objectifs de la DCE car elle reste relativement sélective vis-vis des poissons qui peuvent la franchir et elle  ne rétablit pas la continuité sédimentaire.