La caractérisation du rôle hydraulique joué par un milieu humide dépend de plusieurs facteurs :
• la rugosité des milieux créée par la présence d’obstacles à l'écoulement des ruissellements (morphologie et pédologie des terrains, état du couvert végétal, présence de haies, degré d’artificialisation des sols, ...), si elle est importante, permet de ralentir considérablement les ruissellements des pluies comme précisé dans l’illustration 18 ci-dessous. Plus le coefficient de rugosité du sol sera élevé, plus le coefficient de ruissellement des pluies sera faible ;
• la position du milieu humide dans le bassin versant ;
• la superficie du milieu humide par rapport à celle du bassin de drainage ;
• les caractéristiques morphologiques du milieu humide.
Les facteurs limitant le rôle hydraulique des milieux humides sont les suivants :
• l’éloignement du milieu humide par rapport aux zones d’influence des crues ou aux zones où surviennent habituellement les écoulements sur les versants ;
• l’intensité et la durée des précipitations qui auront tendance à amoindrir le rôle joué par les milieux humides, si elles sont importantes ;
• l’état initial de saturation en eau du sol. Si le sol est trop asséché, le ruissellement sera favorisé au détriment de l’infiltration de l’eau.
D’une façon générale, les capacités de stockage de l’eau augmentent normalement au fur et à mesure que s’élargissent les plaines alluviales dans les bassins versants. Les lits à morphologie complexe et naturelle (végétation alluviale, bras multiples, ...) offrent une plus grande résistance à l'écoulement des eaux que les cours d’eau rectilignes, fortement anthropisés, drainant des sols artificialisés.
Les forêts alluviales et les ripisylves sont les structures végétales les plus efficaces dans l’écrêtement des crues en raison de leur forte rugosité. Avec les prairies humides, les marais fluviaux et les annexes fluviales, ce sont les milieux humides qui présentent les fonctions hydrauliques les plus intéressantes en matière de prévention des inondations (Agences de l’eau, 2002).
De manière concrète, les fonctionnalités hydrauliques des milieux humides peuvent être l’objet d’études hydrologiques détaillées (bilan hydrologique, évaluation des flux d’entrée, de sortie, suivi du niveau de l’eau au moyen de piézomètre, …). À défaut, le diagnostic hydromorphologique, en plus d’être une étape clé de l’analyse du territoire, constitue une première approche pour estimer le rôle des milieux humides sur la dynamique de l’hydrosystème fluvial ou côtier. Les fonctionnalités des milieux humides littoraux doivent être évaluées sur la base de l’analyse du fonctionnement global du littoral (C.1.1.3).
L’Annexe D souligne, de manière détaillée, les éléments du diagnostic hydromorphologique qui se sont avérés déterminants pour caractériser les fonctionnalités des milieux humides dans quelques cas précis de dossiers PAPI. Les paragraphes suivants résument les points clés à retenir de ces expériences.
C.2.1.1.1 - Préciser la position des milieux humides par rapport à l’hydrosystème
Les fonctionnalités hydrauliques d’un milieu humide dépendent principalement de la position du milieu par rapport au cours d’eau, à l’océan ou la mer, au bassin versant et aux zones d’influences météorologiques (position dans les versants). Il s’agit donc de bien repérer les milieux humides ayant pour effet de :
• Favoriser les connexions entre l’eau de surface et les eaux souterraines
Il s’agit de mettre en évidence, sur le linéaire du cours d’eau, les points de régulation des débits d’étiage et/ou de crue. L’action Illustration 18: variation du coefficient de ruissellement des eaux de pluies
en fonction de la rugosité des sols (© Cerema, 2016)
doit être soutenue soit par une gestion de milieux humides situés en amont des zones à enjeux (cf actions menées sur la zone humide de La Bassée dans le cadre du PAPI de la Seine et Marne franciliennes [cas n°3]) ou bien par une rectification de la morphologie de la section du cours d’eau pour assurer une hauteur d’eau minimale à l’étiage (cf actions prévues dans le cas du PAPI de la Verse [cas n°2, Annexe D]).
Þ 3 étapes clés du diagnostic hydromorphologique :
1) analyse morphologique et hydrogéologique globale du bassin versant avec relevé des sources, des limites connues d’aquifères et compréhension du fonctionnement hydrologique du bassin et des sous-bassins ;
2) identification des unités hydrogéologiques (nappes de subsurface, nappes de coteaux, nappes d’accompagnement) et recherche des points d’accès possibles à ces unités (sources, piézomètres, puits) pour recueillir les altitudes de ces nappes (à défaut de données existantes) ;
3) analyse cartographique puis relevés sur le terrain de profils en travers et comparaison des niveaux d’eau en surface et en souterrain, en période de crue et d’étiage.
• Favoriser les connexions latérales entre le lit mineur et le lit majeur du cours d’eau.
L’objectif est à la fois de contribuer au ralentissement dynamique des crues et à la recharge en matériaux solides de la rivière, ainsi qu’au cycle de vie des espèces aquatiques. Concrètement, cela peut se traduire par des actions de maintien ou de restauration des champs naturels d’expansion des crues (cf. actions prévues dans les zones urbaines du PAPI de l’Audomarois [cas n°4]), par la scarification d’iscles ou de berges, par la gestion de la ripisylve et des espaces riverains ou encore par l’entretien d’annexes ou la reconnexion de bras morts (cf. actions prévues dans les zones urbaines du PAPI du Vidourle [cas n°6, Annexe D]).
Þ 3 étapes clés du diagnostic hydromorphologique :
1) analyse de la morphologie globale du bassin versant avec tracé du chevelu hydrographique ;
2) analyse diachronique de la forme en plan avec repérage particulier de l’évolution des méandres, du couvert végétal, des ouvrages de franchissement et de protections, de l’occupation des berges, des connexions avec les bras morts, … ;
3) relevés sur le terrain de la qualité des protections repérées, de la stabilité des berges, du profil en travers, de l’érodabilité des matériaux en berge et dans le cours d’eau.
• Favoriser la circulation longitudinale de l’eau, des espèces et des matériaux solides
Concrètement, cela revient à aménager ou effacer les seuils présents en travers du cours d’eau, à remettre en fonction des chenaux occasionnels ou des zones naturelles de dérivation des écoulements, à favoriser les zones d’érosion favorables au débit solide ou les connections avec les marais, étangs, anciennes gravières ou annexes hydrauliques qui ne risquent pas de piéger les sédiments (cf. encadré exemple de l’aménagement de la Vistre près de Nîmes cité dans le cas du PAPI du Vidourle [cas n°6, Annexe D])
Þ 3 étapes clés du diagnostic hydromorphologique :
1) analyse de la morphologie globale du bassin versant avec tracé du chevelu hydrographique ;
2) analyse diachronique de la forme en plan avec repérage particulier de l’évolution des méandres, du couvert végétal, des ouvrages de franchissement et de protections, de l’occupation des berges, des connexions avec les bras morts ;
3) relevés sur le terrain de la qualité des protections repérées, de la stabilité des berges, du profil en travers, de l’érodabilité des matériaux en berge et dans le cours d’eau.
• Absorber l’énergie de la houle pour limiter les submersions des zones urbanisées situées sur le front de mer Les milieux humides littoraux préservés sur le front de mer ou réhabilités à la suite d’opération de renaturation des polders (terres asséchées par endiguement par l’homme) jouent un rôle de zone tampon. Ces milieux humides non seulement peuvent stocker temporairement l’eau des entrées maritimes mais aussi absorber l’énergie de la houle et réduire ainsi l’aléa et donc le risque de submersion marine pour les enjeux situés en retrait.
C.2.1.1.2 - Utiliser les référentiels nationaux pour évaluer les fonctions hydrauliques des milieux humides Dans le cadre de l’axe 2 du plan national d’action en faveur des milieux humides (2014-2018), une des actions a consisté à mettre au point une méthode d’évaluation rapide des fonctions des milieux humides (Gayet et al., 2016). Il s’agit d’une méthode nationale qui est principalement basée sur l’approche hydrogéomorphologique de Brinson (1993). Le postulat est que les fonctions assurées par une zone humide dépendent en premier lieu de ses caractéristiques hydrologiques et géomorphologiques. La méthode consiste donc à recueillir des informations sur le fonctionnement hydrologique de la zone humide, son paysage, sa pédologie ou encore sa biodiversité à partir de référentiels nationaux sur Système d’Information Géographique et grâce à des relevés sur le terrain. Un ensemble d’indicateurs est proposé pour réaliser le diagnostic des caractéristiques fonctionnelles d’une zone humide par fonction (par exemple l’accomplissement de cycles biologiques, la rétention des nutriments, la décharge d’eau souterraine, ...). L’objectif est de parvenir à réaliser le diagnostic des fonctionnalités d’un milieu humide avec une précision de caractérisation des fonctions à la parcelle. Cette méthode n’est pas applicable dans un premier temps aux marais littoraux. Cette démarche est également utile, dans le cas où un milieu humide n’est plus fonctionnel, pour identifier les raisons pour lesquelles ses fonctionnalités ont été dégradées.