Contexte de l'étude

a) Situation géographique

La France est divisée en 6 grands bassins hydrographiques représentés en figure 2.1. Selon la Directive Cadre sur l'Eau (DCE), un bassin hydrographique correspond à une zone dans laquelle toutes les eaux de ruissellement convergent à travers un réseau de ruisseaux, rivières, lacs et fleuves vers la mer, dans laquelle elles se déversent par une seule embouchure (estuaire ou delta). Chaque bassin constitue un système écologique cohérent et la gestion des eaux au sein de ces unités est assurée par un comité de bassin auquel est associée une agence de l'eau.

Figure 2.1 - Grands bassins hydrographiques français. Source : www.eaurmc.fr

 

Notre site d'étude est localisé dans le bassin Rhin-Meuse, et plus particulièrement dans le bassin de la Meuse, présenté figure 2.2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figure 2.2 - Bassin versant de la Meuse. Source : EPAMA

 

Le Vair est un affluent de la Meuse et est situé dans sa zone amont.

 

b) Le bassin versant du Vair

Hydrographie

Le Vair  prend sa source à Dombrot-le-sec et court sur 63,5 km avant de se jeter dans la Meuse à Maxey-sur-Meuse à 13 km en aval d'Harchéchamp et à 70 km en aval de la source de la Meuse (Pouilly en Bassigny). Son cours d'eau se situe intégralement dans le département des Vosges.

Le Vair possède lui même des affluents dont les principaux sont le Petit Vair, la Vraine et la Frézelle. Le débit moyen du Vair à Soulosse-sous-Saint-Elophe est de 4,92 m3/s (Banque Hydro, station "Le Vair à Soulosse-sous-Saint-Elophe).

Occupation du sol

L'occupation du sol est analysée à partir des données Corine Land Cover, visualisées sous Geoportail (données Occupations des terres, Corine Land Cover 2006) et présentées en figure 2.3.

​Le Vair est situé dans un bassin versant à dominante agricole. Il est caractérisé par la présence de forêt de feuillus, de terres arables, de prairies, de surfaces essentiellement agricoles, de systèmes culturaux et parcellaires. Cette dominance agricole pose la problématique de l'utilisation des produits phytosanitaires et leur transfert vers les eaux de surface. Le diagnostic des pratiques phytosanitaires sur le bassin versant de la Meuse (2008) a été réalisé par la Chambre d'Agriculture de la Haute-Marne, dans le but de comprendre les mécanismes de contamination des eaux et de proposer des actions en vue d'améliorer la qualité de l'eau. A Goncourt, en amont de la Meuse, 31 molécules sont retrouvées dans les eaux de la Meuse, dont 8 qui dépassent régulièrement les seuils de potabilité. Il s'agit de : l'atrazine, l'isoproturon, le clortoluron, le diuron, le 2,4 D et le 2,4 MCPA, le bentazone, le glyphosate et l'AMPA. Il ressort de cette étude que les agriculteurs sont bien informés et gèrent de façon raisonnée l'utilisation des produits phytosanitaires. Des efforts restent à faire en ce qui concerne les équipements et la gestion des cuves par exemple. La présence de diuron dans les eaux est principalement liée aux désherbages réalisés par les communes qui n'ont en général ni plan d'épandage ni locaux phytosanitaires et ne sont pas ou peu sensibilisées à l'utilisation de ces produits. Une étude complémentaire à ce diagnostic a permi d'évaluer les parcelles à risque vis-à-vis du ruissellement des produits phytosanitaires dans le bassin versant de la Meuse Amont. Le bassin du Vair n'est pas concerné et présente donc des risques moins élevés de ruissellement et donc de contamination.

Dans son cours amont, le Vair est caractérisé par une zone urbaine (en rouge sur la carte) qui correspond à l'agglomération de Contrexéville (3389 habitants). Il traverse ensuite quelques zones urbaines moins denses. Dans son cours aval, très peu de tissus urbains sont notifiés. Il s'agit d'agglomérations de petite taille (exemple : Harchéchamp : 110 habitants, Soulosse-sous-Saint-Elophe: 608 habitants). L'impact urbain est donc principalement concentré en amont du cours.

Figure 2.3 - Occupation du sol sur le bassin versant du Vair. Source : Geoportail

 

Contexte piscicole

Le Vair regroupe plusieurs contextes piscicoles, fondés sur la biologie et l'écologie des espèces. Il existe trois types de contexte piscicole : salmonicole, intermédiaire et cyprinicole. Chacun indique la famille de poisson dominante dans ces domaines. Par exemple, dans la zone salmonicole, on retrouvera une majorité de salmonidés tandis que les cyprinidés seront davantage représentés dans le domaine cyprinicole. Les contextes piscicoles du Vair ont été déterminés par la Fédération de Pêche des Vosges et sont présentés dans la figure 2.4.

Figure 2.4 - Contexte piscicole du Vair. Source : Fédération de Pêche des Vosges

Le Vair possède, dans son cours amont, un contexte salmonicole et en aval, un contexte cyprinicole. Concernant ses affluents principaux, nous pouvons remarquer que seule la Vraine aval constitue un domaine cyprinicole.

Le contexte piscicole sera étudié de manière approfondie dans la Partie I-1.2 - Contexte piscicole car il s'agit d'un point principal de l'étude de la conception de la passe à poisson. 

D'après cette carte, nous pouvons noter par ailleurs que l'ensemble du cours du Vair est en domaine privé et ne constitue pas un domaine public fluvial.

 

Aménagements hydrauliques

La Meuse fait partie de ces fleuves fortement impactés par les aménagements anthropiques comme les seuils ou les barrages. Une carte complète des aménagements fluviaux de la Meuse est disponible sur le site de Eaufrance, dans la base de données du Référentiel des Obstacles à l'Ecoulement (ROE).

La carte ci-dessous (figure 2.5) localise les aménagements hydrauliques présents sur le Vair et ses affluents. 

Figure 2.5 - Carte des aménagements hydrauliques sur le Vair

Le Vair est sectionné par de nombreux aménagements hydrauliques, tous référencés comme des seuils en rivière. Ses principaux affluents sont également aménagés ; c'est de le cas de la Vraine et du Petit Vair. Le descriptif de l'ensemble de ces seuils est proposé dans le tableau 2.1 ci-dessous. 

Tableau 2.1 - Description des aménagements fluviaux du bassin versant du Vair. Source : ROE

Nous pouvons noter qu'en amont, à Vittel et Contrexéville, les ouvrages sont des aménagements purement urbains. Il s'agit de portions de cours d'eau entièrement bétonnées (Vittel) voir sous-terraines (Contrexéville). Ces aménagements, très impactants, assurent la stabilisation du profil en long du cours d'eau et la lutte contre l'érosion. Ils sont en incohérence avec une vision écologique puisqu'ils canalisent le cours d'eau et homogénéisent les milieux offrant donc moins de diversité.

Dans la partie avale du Vair, les aménagements fluviaux sont principalement des seuils et des moulins. Leurs usages sont variés. Il peut s'agir d'hydroélectricité, d'activités aquacoles ou de stabilisation du profil en long et lutte contre l'érosion. Ces seuils sont des radiers, des déversoirs ou des enrochements et peuvent comporter ou non des éléments mobiles. Notons cependant que le seuil d'Harchéchamp dispose de vannes levantes mais celles-ci ne sont plus fonctionnelles actuellement, comme nous l'a spécifié l'EPAMA. De plus, son utilité n'a pas été validée par le binôme 3 qui a montré que le seuil ne permettait pas la stabilisation du profil en long.

Certains ouvrages n'ont pas d'usage et n'ont donc a priori pas de raison d'être. Ceci concerne les ouvrages n° 12, 13 et 14.

Pour chacun des seuils référencés, il a été spécifié si leur usage était encore existant. C'est le cas pour la plupart des ouvrages. Cependant, l'ouvrage n°8 Scierie de la roche est notée être "obsolète" : il est considéré comme étant hors service ou en fin de vie. Le statut des ouvrages n°3, 4 et 9 n'a pas été spécifié. Nous ne savons pas s'ils sont en état fonctionnel ou hors d'usage. 

 

c) Evaluation environnementale

L'évaluation environnementale d'un cours d'eau s'établit à partir de trois grands axes :

  • la qualité physique,
  • la physico-chimie des eaux,
  • la biologie.

Le Schéma Directeur d'Aménagement et de Gestion des Eaux (SDAGE) qui a été adopté en 2009 pour le bassin Rhin Meuse, a amené le comité de bassin à procéder à l'évaluation environnementale de ces deux écosystèmes fluviaux. Dans le chapitre 2 du SDAGE, dédié aux objectifs de qualité et de quantité des eaux dans le district Meuse et Sambre, on peut ainsi retrouver l'évaluation du Vair pour différents critères.

Cette rivière fait partie des cours d'eau moyen appartenant à l'ensemble géologique des côtes calcaires de l'Est. Chaque rivière a été divisée en masse d'eau. C'est un volume d'eau à caractéristiques homogènes et sur lequel les pressions urbaines, agricoles et industrielles sont identiques. Le seuil d'Harchéchamp fait partie de la masse d'eau Vair 3 qui est une masse d'eau naturelle. On distingue les masses d'eau naturelles, de celles qui sont artificialisées de celles qui sont fortement modifiées (Comité de Bassin Rhin Meuse, 27/11/09).

La qualité physique

L'Agence de l'Eau Rhin-Meuse accompagnée de la Direction Régionale de l'Environnement (DIREN) de Lorraine a établi un document détaillant la qualité du milieu physique du Vair et de ses affluents. L'étude a consisté à mesurer un indice du milieu physique sur l'ensemble des tronçons définis au préalable. Cet indice fait référence au fonctionnement et à la dynamique naturelle du cours d'eau. Il se base sur un ensemble de 40 paramètres qui décrivent le lit mineur, les berges et le lit majeur. Le logiciel QUALPHY calcule cet indice pour chaque tronçon grâce à l'entrée de ces différents paramètres.

La figure 2.6 résume les résultats relatifs à la qualité physique du Vair sur tout son long, de sa source jusqu'à la confluence avec la Meuse. L'indice est visualisé dans la figure suivante par des couleurs allant du bleu reflétant une qualité du milieu physique excellente à rouge témoin d'une qualité très mauvaise. Le tableau associé décrit les observations sur chaque tronçon, donnant une explication à l'indice de qualité obtenu sur chaque tronçon.

Figure 2.6 - Qualité physique du Vair. Source : "Qualité du milieu physique du Vair et de ses affluents", Agence de l'eau Rhin-Meuse, DIREN Lorraine, 2005

De manière globale, le Vair est un cours d'eau ayant une qualité physique moyenne à médiocre. Sa dégradation est le résultat d'opérations de calibrage et de curage sur la quasi-totalité du Vair dans les années 1970, de nombreux barrages ou seuil artificiels, de l'urbanisation (principalement à Dombrot-le-Sec et Contrexéville) en amont d'Harchéchamp et de la faible densité de ripisylve. La présence  de seuils et barrages infranchissables dès la confluence avec la Meuse témoigne d'une absence de continuité écologique entre la Meuse et à laquelle le seuil d'Harchéchamp participe. Les conséquences sur la qualité écologique du Vair va être présentée ci-après. Parmi ses affluents, le Petit-Vair présente également une qualité assez médiocre due principalement à la pression anthropique au niveau de Vittel. La Vraine et la Frézelle quant à elles présentent une meilleure qualité avec moins d'aménagements hydrauliques.

Ces résultats permettent de montrer l'importance de la vision globale de la problématique de continuité. L'aménagement du seuil d'Harchéchamp permettra de rétablir à l'échelle locale la continuité, mais elle doit être intégrée à un programme général d'aménagement sur l'ensemble des obstacles présents sur le Vair afin de rétablir une continuité écologique avec la Meuse. Nous définirons plus précisément la zone d'étude concernant la continuité piscicole dans la Partie I-1.1 - Définition de la zone d'étude.

La qualité écologique et chimique

L'objectif du bon état des masses d'eau d'ici 2015 est défini par une composante biologique et une composante chimique. Le bon état écologique d'une masse d'eau est évalué au travers d'indices biologiques qui prennent en compte les poissons (Indice Poissons Rivière - IPR), les invertébrés (Indice Diatomée - IBD ou l'Indice Biologique Global Normalisé - IBGN) ou les plantes aquatiques. Quant à l'état chimique, celui-ci dépend du respect des Normes de Qualité Environnementale (NQE) définies pour une liste de substances données. Ainsi pour la Directive Cadre Eau (DCE), trente-trois substances prioritaires ont été recensées. Les NQE sont les concentrations à ne pas dépasser afin de préserver la santé humaine et l'environnement. La détermination de ces normes suit une méthodologie spécifique qui a été définie au niveau européen.

Les paramètres chimiques et biologiques du Vair ont été évalués depuis plusieurs années au niveau de la station de Soulosse-sous-Saint-Elophe. Chaque paramètre a été mesuré et une classe de qualité lui a été attribuée à partir de critères définis au préalable. La classe de qualité est représentée par un code couleur allant de bleu (qualité très bonne) à rouge (pollution excessive). Les résultats sont présentés dans le tableau 2.2.

Tableau 2.2 - Paramètres de qualité physique et chimique du Vair à Soulosse-sous-Saint-Elophe. Source : SIERM

La qualité biologique est assez constante avec un indice passable. En ce qui concerne le seq-eau (système d'évaluation de la qualité de l'eau), le critère de minéralisation est très mauvais.

L'état chimique et biologique sont donc évalués et classés parmi cinq catégories allant de très bon à mauvais (figure 2.7). C'est le plus mauvais critère qui est déclassant. Sur le Vair, d'après l'annexe cartographique du SDAGE Rhin-Meuse de 2009 pour le district Meuse Sambre, le bon état chimique n'est pas atteint et l'état écologique est médiocre. De ce fait, le bon état de cette rivière n'est pas bon au regard de la DCE. Le SDAGE de 2009 prévoit un report d'objectifs pour ce tronçon d'ici à 2021 pour le bon état écologique et 2027 pour le bon état chimique à cause de la difficulté technique, des conditions naturelles compliquées et des coûts disproportionnés des aménagements.

Figure 2.7 - Etat écologique et chimique du Vair. Source: SDAGE Rhin-Meuse 

 

d) Les problématiques étudiées sur le bassin du Vair

 

Problématique de continuité écologique

L'ensemble des aménagements hydrauliques présents sur le Vair pose des problèmes en termes de continuité écologique ce qui inclut à la fois la continuité sédimentaire et la continuité biologique. Notre étude se consacre particulièrement à la continuité piscicole. Celle-ci est concernée puisque le Vair est tronçonné par des seuils infranchissables pour les poissons et qu'aucun ouvrage de franchissement piscicole n'a été recensé à l'heure actuelle. Un plan global de gestion s'impose à l'échelle de ce bassin versant pour rétablir la continuité piscicole.

Problématique d'inondabilité

La connaissance des événements des crues passées est un des préalables de la gestion des risques d'inondation. Les hauteurs atteintes par les eaux et les dommages peuvent ainsi être davantage anticipés. L'EPAMA a réuni tous les documents d'archives (notes et rapports des services de l'Etat, récits et témoignage, journaux d'époque, photos, films) relatifs à ces événements afin d'établir un historique de ces crues (figure 2.8).

Figure 2.8 - Historique des principales crues sur la Meuse

Les annales rapportent des hauteurs d'eau allant jusqu'à plus de 3 m comme par exemple le 27 février 1844 à Verdun où les eaux atteignirent 3,20m. C'est la hauteur la plus importante enregistrée à ce jour. En général, les prairies bordant la Meuse étant très larges, les crues ont peu de hauteur, 1,20 m à Tilly. Les débordements ont principalement lieu entre Octobre et Avril mais causent peu de dommage. Ils durent en moyenne entre 10 à 12 jours.

Néanmoins le comportement en crue de ce bassin de 10 430 km², est complexe car il est composé de trois sous-bassins aux caractéristiques hydrologiques très différentes. La Haute-Meuse, le plus grand sous-bassin des trois auquel appartient le Vair, présente des temps de propagation de crues (6 jours) bien supérieurs à ceux des sous-bassins de la Meuse moyenne et de la basse Meuse (2 jours) (PPR Meuse aval).

A Harchéchamp en particulier, le dernier événement marquant a eu lieu en 2001 pendant lequel le débit instantané maximal a atteint 226 m3/s. Le débit instantané maximal décennal (QIX 10) pour le Vair est de 120m3/s, vicennal (QIX 20) vaut 140 m3/s et cinquantennal (QIX 50) vaut 160 m3/s (Source : Banque Hydro, station "Le Vair à Soulosse-sous-Saint-Elophe").

Figure 2.9 - Le Vair en crue à Harchéchamp le 3/02/2013 (photo personnelle)

Ce volet d'inondabilité est traité particulièrement par les deux autres binômes.

 

e) Les enjeux relatifs à la continuité piscicole

La Directive Cadre Eau vise l'atteinte du bon état écologique des cours d'eau pour 2015. Les plans de gestions relatifs à cette directive ont été établis à l'échelle de chaque grand bassin hydrographique sous la forme de Schéma Directeur d'Aménagement et de Gestion des Eaux (SDAGE). Dans notre étude, nous nous intéressons au SDAGE Rhin-Meuse.

Les orientations fondamentales et les dispositions du SDAGE Rhin-Meuse sont présentées dans le Chapitre 3 du SDAGE. Ce chapitre aborde les enjeux de la gestion équilibrée de la ressource en eau à travers 6 thèmes. Le thème 3 intitulé "Eau, nature et biodiversité" est relié à notre étude puisqu'il a pour enjeu de "retrouver les équilibres écologiques fondamentaux des milieux aquatiques". L'orientation T3- O3.2.2.2 a pour objet : "pour la gestion des ouvrages existants, adopter les mesures nécessaires s’agissant de la continuité longitudinale des cours d'eau".

La continuité piscicole est donc au coeur des problématiques actuelles. Bien que le Vair ne soit pas référencé comme prioritaire (DCE, Grenelle, SDAGE), les problématiques de continuité se posent en particulier au niveau des seuils tels que celui de la commune d'Harchéchamp. L'EPAMA considère cet ouvrage comme prioritaire à la fois pour les problèmes d'inondabilité mais également en terme de continuité piscicole.

Des aménagements au niveau des ouvrages sur le Vair semblent être nécessaires tout particulièrement pour rétablir la continuité piscicole. La démarche d'amélioration de la libre circulation au niveau du seuil d'Harchéchamp doit s'intégrer à un programme plus vaste qui vise à aménager et ainsi rétablir la continuité écologique du Vair avec la MeuseNous allons étudier dans un premier temps, la mise en place d'une passe à poissons sur le seuil. Nous nous attacherons particulièrement à l'étude de passes à cyprinidés. Dans un deuxième temps, nous étudierons un autre type d'aménagement, le dérasement du seuil au travers de la constitution du dossier d'autorisation.