Afin de partager les résultats de 4 ans de travaux, l’équipe du projet organise un séminaire de restitution, ouvert à l’ensemble des partenaires,  le 23 novembre 2022 à Rouen  (Pavillon des transitions H2O) .

INSCRIPTION OBLIGATOIRE: cliquez ici

Dans cette étude, l’état actuel des continuités écologiques est modélisé pour plusieurs espèces de poissons grands migrateurs en montaison, depuis l’estuaire de la Seine jusqu’aux frayères. L’intérêt de modéliser la continuité écologique est ici de pouvoir :

•       Identifier des zones critiques pour la migration.
•       Proposer, tester et comparer des scénarios de gestion pour identifier des pistes opérationnelles améliorant la qualité de la continuité des milieux aquatiques.
•       Développer des indicateurs de continuité (ou métrique de connectivité) qui, en étant intégré dans des modèles de distribution d’espèces, permettraient d’améliorer leur performance prédictive (Davion et Jeliazkov, 2021).

Figure 1: Schéma représentant les éléments du paysage pouvant potentiellement contraindre la migration d’un poisson migrateur comme une truite de mer lors de sa migration depuis l’estuaire vers une frayère

Pour modéliser la connectivité fonctionnelle d’une migration de montaison de l’estuaire aux frayères potentielles, le travail a été divisé en six étapes:

1.  Choisir les secteurs géographiques d’étude et les espèces de poissons migrateurs cibles
2.  Identifier les frayères potentielles et évaluer leur disponibilité
3.  Identifier les éléments du paysage influençant la migration
4.  Attribuer des coûts de déplacement aux éléments du paysage
5.  Calculer des métriques de connectivité pour évaluer l’accessibilité aux habitats cibles
6.  Étudier l’effet de scénarios de restauration de la continuité écologique

1)   Choix des secteurs et des espèces pour lesquels on modélise la continuité écologique

Figure 2: Linéaires de cours d’eau et espèces sélectionnés pour modéliser la continuité écologique

La modélisation de la continuité écologique est réalisée dans l’estuaire de la Seine entre Honfleur et Poses, dans le fleuve Seine entre Poses et Epône (confluence avec la Mauldre) et dans 5 affluents: l’Austreberthe, l’Eure, l’Andelle, l’Epte et la Mauldre (Figure 2).

Les trois espèces de poissons grands migrateurs sélectionnées: truite de mer (TRM), lamproie marine (LPM) et grande alose (ALA), sont anadromes: les adultes matures migrent de la mer vers les rivières pour se reproduire en eau douce (montaison) et les juvéniles retournent en mer pour grossir (dévalaison).

2)   Identification des frayères potentielles : habitats cibles de la modélisation

Figure 3 : Les deux méthodes utilisées  pour identifier les frayères potentielles

La cartographie des frayères potentielles de LPM, ALA et TRM/SAT sur l’Austreberthe, l’Andelle et l’Eure a permis de mettre en évidence le fort potentiel d’accueil pour les frayères de LPM (>25% de la surface en eau) sur ces cours d’eau. L’Austreberthe présente une potentialité d’accueil similaire pour les 4 espèces (20-26% de la surface). L’Andelle et l’Eure présente une potentialité d’accueil moindre pour ALA (resp. 9% et 1% de la surface). L’Eure présente le plus faible potentiel d’accueil pour les salmonidés (10% de la surface).

Tableau 1 : Potentialité d’accueil de frayères sur les affluents (% surface de frayère disponible)

3)   Inventaire des éléments du paysage influençant la migration

Une migration amont, de la mer jusqu’à une zone de fraie, constitue un coût énergétique important pour un poisson. Ce coût énergétique va dépendre des éléments du paysage que le poisson va rencontrer au cours de sa migration. Certains éléments du paysage pourront contraindre le déplacement et en augmenter le coût: la présence d’obstacles, de pollutions et certaines conditions hydrodynamiques (ex. forte vitesse de courant). À l’inverse d’autres pourront favoriser le déplacement et en diminuer le coût: les périodes de flot dans l’estuaire, la présence d’abris.

Pour faire l’inventaire des éléments du paysage influençant la migration, des données issues de diverses sources ont été compilées et géoréférencées en fonction des périodes de migration des espèces (Figure 4).

Figure 4 : Bilan de données disponibles pour modéliser la continuité écologique sur la Seine et les affluents

4)   Attribution des coûts de déplacement aux éléments du paysage

En confrontant ces éléments du paysage aux caractéristiques des espèces (ex. capacité de nage et de franchissement d’obstacle, seuil de tolérance aux pollutions et préférence d’habitat – Figure 4), nous avons construit des classes de perméabilité et attribué des coûts de déplacement (ou résistance) à chacun de ces éléments du paysage. Plus le coût est élevé plus le paysage est difficile à traverser. Un raster de coût est alors généré pour chaque variable du milieu.

Figure 5: Combinaison par multiplication des rasters de coût des variables environnementales. Si un ouvrage est présent sur le pixel, la valeur du pixel résultante sera la valeur du pixel de l’ouvrage (exemple avec un pixel ouvrage de valeur R=10).

 Pour chaque cours d’eau et chaque espèce, les rasters de coût des variables sont ensuite combinés pour former un raster de coût unique. La combinaison de ces rasters de coût se fait en les multipliant entre eux (Figure 5).

5)   Calcul des métriques de connectivité pour évaluer l’accessibilité aux habitats cibles

La métrique de connectivité que nous avons choisi d’utiliser dans cette étude est la distance fonctionnelle aux frayères. La distance fonctionnelle intègre à la fois la distance hydrographique à la frayère et la « résistance » du milieu. Elle est donc interprétée comme un proxy du coût de migration pour atteindre une frayère donnée.

La distance fonctionnelle est calculée par une approche de chemin de moindre coût (Le Pichon and Alp, 2018, Roy and Le Pichon, 2017) (Figure 6). Son calcul permet de tracer le chemin le moins coûteux pour atteindre une frayère mais aussi, en comparant cette distance fonctionnelle à un seuil, elle permet de conclure quant à l’accessibilité de la frayère.

Figure 6: Schéma simplifié des étapes de calcul de la distance fonctionnelle et de la représentation du chemin de moindre coût

6) Étudier l’effet de scénarios de restauration de la continuité écologique

A partir des modèles de continuité que nous avons développés, nous avons testé différents scénarios d’amélioration de la continuité écologique. Les ouvrages et les types de restauration de la continuité écologique à intégrer dans les scénarios ont été choisis en concertation avec les acteurs locaux (syndicats de bassin, DDTM). Les scénarios correspondent à l’enlèvement/l’équipement successif des ouvrages de l’aval vers l’amont. Pour exemple, sur la Mauldre, 8 scénarios (+1 scénario situation initiale) ont été construits en additionnant successivement de l’aval vers l’amont les travaux sur les 8 ouvrages sélectionnés.

 1) La continuité écologique dans l’estuaire

Figure 7: Distribution des distances fonctionnelles (DF – proxy du coût de migration) pour parcourir l’estuaire d’Honfleur à Poses en fonction A) des espèces et B) des périodes de migration et des cas hydrologiques.

Note: Avril-Mai: migration ALA; Mai: migration LPM ; Juin-Juil: migration TRM (1ère vague); Sept-Oct: migration TRM (2ème vague). La distance hydrographique (DH) pour rejoindre Poses depuis Honfleur est donnée à titre comparatif.

•       Y a-t-il des différences de coût de la migration pour traverser l’estuaire entre les espèces? Si oui, quelle(s) espèce(s) présente(nt) les coûts de migration les plus importants ?

D’après la Figure 7 (A), le coût pour traverser l’estuaire varient significativement entre certaines espèces. En effet, la migration de TRM semble plus coûteuse que celles de LPM et ALA.

•       Y a-t-il une influence des périodes de migration sur le coût de la migration pour traverser l’estuaire? Si oui, quelle période est la plus coûteuse ?

D’après la Figure 7 (B), les DF pour traverser l’estuaire varient en fonction de la période de migration. Les migrations d’avril à mai (migration d’ALA et LPM) et de septembre à octobre (2ème vague de migration de TRM) sont peu coûteuses : les DF pour rejoindre Poses sont inférieures à la DH, traduisant l’effet facilitant du flot lors de la remontée. A l’inverse de juin à juillet (1ère vague de migration de TRM) les DF sont jusqu’à 3 fois plus élevées que la DH. Pour les TRM, la période de migration de Juin à Juillet (1ère vague) semble plus coûteuse que la période de migration de septembre à octobre (2ème vague).

•       Y a-t-il une influence des cas hydrologiques sur le coût de la migration pour traverser l’estuaire ? Si oui, quel cas hydrologique est le plus coûteux ?

D’après la Figure 7 (B), pour une même période de migration, les DF pour traverser l’estuaire varient en fonction des cas hydrologiques: les DF sont plus élevées pour le cas « Qbas » que pour le cas « Qmoyen » et le cas « Qhaut ». Les années de bas débits semblent donc plus coûteuses pour la migration que les années à débit haut, cela étant particulièrement marqué en période estivale.

•       Quels sont les éléments du paysage qui expliquent les coûts de migration sur l’estuaire?

L’exploitation des différentes données de physico-chimie nous a permis de conclure à l’absence de perturbations physico-chimiques chroniques dans l’estuaire qui compromettraient la migration des poissons étudiés. En effet, les valeurs moyennes relevées (O2, NO2, NO3) restent éloignées des seuils toxiques et létaux. Néanmoins, les sédiments de l’estuaire sont fortement contaminés par les PCB malgré leur interdiction depuis plus de 30 ans. Nous n’avons pas considéré ce paramètre ici, et avons fait l’hypothèse que les espèces étudiées, étant de passage dans l’estuaire, ne vivaient pas et ne se nourrissaient pas dans les sédiments et étaient donc moins exposées que les espèces résidentes et de fond.

Bien que les valeurs d’oxygène soient satisfaisantes depuis quelques années grâce à l’amélioration continue du traitement des eaux usées, l’estuaire reste un milieu fragile, et des situations proches de l’anoxie pourraient à nouveau se déclarer dans un contexte d’augmentation des températures et de diminution des débits.

Enfin, nous avons noté que la température de l’eau dans l’estuaire dépassait 20°C dans 50% du temps de la période de migration de la TRM lors de la 1ère vague migratoire (Figure 8). Ces conditions de température constituent une forte contrainte pour les salmonidés, qui arrêtent leur migration au-delà de 20°C et explique les coûts de migration plus élevés pour cette espèce en période estivale.

Figure 8: Pourcentage du temps où les températures dépassent 20°C dans l’estuaire sur la période Juin-Juillet (migration TRM) et comparaison des distributions de dépassement en fonction des cas hydrologiques. Données : MARS3D 2010-2018.

2 )     La continuité écologique dans la Seine

•       Y a-t-il des différences de coût de la migration pour traverser la Seine entre les espèces? Si oui, quelle(s) espèce(s) présente(nt) les coûts de migration les plus importants ?
•       Y a-t-il une influence des périodes de migration sur le coût de la migration pour traverser l’estuaire? Si oui, quelle période est la plus coûteuse ?

Figure 9: Distribution des distances fonctionnelles (DF) pour parcourir la Seine de Poses à Limetz (confluence avec l’Epte)  en fonction A)  des espèces et B) des périodes de migration de TRM.

Note: La flèche à gauche indique le coût croissant de la migration. Juin-Juil: migration TRM (1ère vague); Sept-Oct: migration TRM (2ème vague). La distance hydrographique (DH) pour rejoindre l’Epte depuis Poses est donnée à titre comparatif.

D’après la Figure 9 (A), on constate que quel que soit l’espèce considérée le coût pour traverser la Seine de Poses à Limetz est en moyenne 9 à 30 fois supérieur à la DH, ce qui révèle la présence de contraintes fortes dans le milieu. Ce coût varie néanmoins 1) entre les espèces: LPM a une DF moyenne 3 fois supérieure à celle d’ALA et 2) entre les périodes de migration : le coût de migration est 2 fois plus élevé lors de la première vague migratoire pour TRM que lors de la deuxième en automne (Figure 9 – B). La migration de TRM et de LPM semble plus coûteuse que celle d’ALA et la période de migration pour TRM semble fortement influencer le coût de migration

•       Y a-t-il une influence des cas hydrologiques sur le coût de la migration pour traverser la Seine ? Si oui, quel cas hydrologique est le plus coûteux ?

La comparaison des distances fonctionnelles entre cas hydrologiques ne montre pas de corrélation particulière entre les débits bas/hauts et la distance fonctionnelle. Ce résultat peut s’expliquer par le fait que nous n’avons considéré qu’une seule année par cas hydrologique. Ainsi, les résultats traduisent d’avantage une variabilité interannuelle de coût de migration, qu’un effet des bas/hauts débits sur le coût de la migration.

•       Quels sont les éléments du paysage qui expliquent ces coûts de migration ?

L’exploitation des données sur la Seine a montré que:

–        L’oxygène dissous reste en moyenne supérieur à 6 mg/L (seuil pour les salmonidés) pour les différentes périodes migration. Toutefois, ponctuellement, la concentration passe sous le seuil de tolérance des salmonidés et peut chuter à 4 mg (O2)/L. En 2011, les valeurs d’oxygène étaient inférieures à 6 mg (O2)/L dans plus de 70% du temps en amont du barrage de Poses, dans plus de 50% du temps en amont du barrage de Notre Dame de la Garenne/Port-Mort et dans 30% du temps en amont du barrage de Méricourt (Figure 10 A).

–        la température médianes de l’eau en juin-juillet (période de migration des salmonidés) à Poses est de 21,5°C (données Naïades 2008-2010), seuil de bon état pour les salmonidés, avec des températures qui peuvent ponctuellement atteindre 25°C (seuil létal). En 2007, sur la Seine, les températures dépassaient les 20°C dans 30 à 60% du temps entre juin et juillet (Figure 10 B).

Figure 10: Pourcentage du temps sous le seuil de 6 mg(O2)/L en Mai 2011 (A) et au-dessus de 20°C en Juin-Juillet 2007 (B). Données: Prose-PA (Wang, 2019)

–        les concentrations en nitrites (NO2–) dépassent systématiquement le seuil de bon état (0.3 mg (NO2-)/L) pour les différentes périodes migration et peuvent atteindre des valeurs de 1 mg (NO2-)/L (données Prose-PA).

–        Les autres paramètres étudiés (NH4+, NO3-, PO42-) ne semblent pas, en moyenne, présenter de problème pour la migration avec des valeurs moyennes sous le seuil de bon état (données Naïades).

Figure 11 : Evolution du coût de migration (distance fonctionnelle) entre Honfleur (dans l’estuaire) et Epône (sur la Seine) en fonction de l’ajout des variables du milieu dans le modèle pour TRM en condition de bas débit sur la période de migration de Juin à Juillet.

Note: V: le modèle intègre uniquement la vitesse de courant; V+OH: vitesse+ouvrages hydrauliques;V+OH+T:vitesse+ouvrages hydrauliques+température; V+OH+T+O2:vitesse+ouvrages hydrauliques+température+oxygène; V+OH+T+O2+NO2: vitesse+ouvrages hydrauliques+température+oxygène+nitrites.

La Figure 11 permet de voir la contribution de chaque variable dans le coût de la migration sur l’axe estuaire-Seine pour l’espèce TRM pour la période de migration de Juin à Juin dans un cas de bas débit. On constate donc que 1) les ouvrages physiques (OH) contribue à augmenter ponctuellement le coût de la migration dans la Seine (– – –). Au coût des ouvrages physiques s’ajoute le coût des conditions physico-chimiques défavorables. En effet, même ponctuellement, des températures de l’eau supérieures à 20°C (– – –), des valeurs d’oxygène dissous inférieures à 6 mg/L (– – –) et des concentrations en nitrites supérieures à 0.3 mg (NO2-)/L (– – –) augmentent progressivement et considérablement le coût de la migration.

3)      La continuité écologique dans un affluent de la Seine : exemple de la Mauldre

•       Quelle est la situation actuelle d’accès aux frayères potentielle sur l’affluent ? Quelles sont les principaux obstacles qui contraignent l’accès aux frayères ?

Figure 12 : Situation actuelle d’accès aux frayères potentielles sur la Mauldre pour TRM (sans prise en compte des conditions dans l’estuaire et le fleuve)

Pour accéder à la Mauldre à Epône, un poisson doit parcourir 260 km depuis Honfleur. Le coût « naturel » de migration pour accéder à cet affluent (sans autres contraintes) est donc plus élevé que pour accéder à un affluent plus proche de l’estuaire. Ce coût naturel est intégré à la modélisation comme un filtre naturel d’accessibilité pour une partie de la population.  Ainsi, actuellement, 85% des frayères de TRM sont partiellement accessibles sur la Mauldre et 15% des frayères sont inaccessibles (Figure 12). En effet, le seuil du moulin de Beynes, situé à environ 17 km de la confluence avec la Seine, est infranchissable et empêche l’accès aux frayères potentielles en amont.

•       La prise en compte des conditions dans l’estuaire et dans le fleuve modifie-t-elle l’accessibilité aux frayères ?

Figure 13 : Effet des conditions de l’estuaire et du fleuve sur l’accès aux frayères potentielles sur la Mauldre

La prise en compte du coût de traversée dans l’estuaire et le fleuve modifie l’accessibilité des frayères potentielles dans la Mauldre (Figure 13). En effet, la proportion de frayères initialement partiellement accessible (85%) devient inaccessible. Cette réduction d’accessibilité est liée au cumul des conditions contraignantes de température dans l’estuaire et dans le fleuve (de Juin à Juillet), aux concentrations élevées en nitrites dans le fleuve, et à l’impact des ouvrages de navigation de Poses, Port-Mort et Méricourt à franchir qui augmentent le coût de migration pour accéder à l’affluent (Figure 11) et pourrait expliquer l’absence de l’espèce sur le bassin de la Mauldre.

•       Comment les scénarios de restauration de la continuité écologique influencent-ils l’accessibilité aux frayères ? Quel est le gain de surface de frayères accessibles en fonction des scénarios ?

Figure 14 : Effet des scénarios de restauration sur l’accès aux frayères potentielles sur la Mauldre

La Figure 14 montre l’évolution du % de surface de frayères accessibles pour les 4 classes d’accès en fonction de la distance depuis le fleuve et des scénarios de suppressions/d’aménagements successifs d’ouvrages d’aval en amont. En complément, la Figure 15 permet de visualiser sur une carte la localisation des ouvrages avec scénarios ainsi que les gains (en %) d’accessibilité aux frayères en fonction des classes d’accessibilité.

L’effacement du déversoir du Moulin de la Chaussée (1), du Moulin de la Ville (2), du seuil de la Chaussée St-Vincent (3) et du déversoir du Radet (4) ne modifient pas le profil d’accès aux frayères car ces ouvrages peuvent être soit contournés par des bras secondaires sans coût supplémentaire ou être franchis à faible coût. L’effacement successif du seuil de l’usine Prosynthèse (5), du seuil de la Maladrerie (6) et du seuil du grand moulin à Beynes (7) permet un gain d’accessibilité de surface de frayère de 15%. Enfin, l’effacement du seuil du plan d’eau de Beynes ne modifie pas le profil d’accessibilité car il peut être franchi par TRM à faible coût.

Figure 15 : Gain d’accessibilité (en %) aux surfaces de frayères potentielles sur la Mauldre en fonction des ouvrages avec scénarios.

Note : Les couleurs vert, jaune, orange et rouge indiquent les classes d’accessibilité aux frayères.

•       Comment le coût de la migration évolue-t-il le long du linéaire hydrographique ?

Figure 16: Evolution du coût de migration (distance fonctionnelle) pour accéder aux frayères potentielles de TRM sur la Mauldre en fonction de la distance depuis le fleuve pour 3 cas :  situation actuelle (en bleu), situation fictive sans les ouvrages prioritaires (en vert) et situation fictive sans aucun ouvrage (en noir).

Note: La position kilométrique des ouvrages bloquant et prioritaires (trait rouge) figure sur l’axe du haut. La flèche à gauche indique le coût croissant de la migration. Les traitillés horizontaux indiquent les classes d’accessibilité aux frayères.

D’après la Figure 16, le profil de coût de migration actuelle suit le profil sans ouvrages prioritaires les 9 premiers kilomètres. Il augmente ensuite à Maule du fait de la présence de plusieurs seuils (seuil du moulin de la ville, seuil de la Chaussée et seuil de la résidence cœur de Maule). Il se stabilise ensuite pour réaugmenter fortement après le kilomètre 15, du fait de la présence des seuils de l’usine Prosynthèse et du moulin de la Maladrerie. Le coût dépasse alors le seuil d’inaccessibilité des frayères en amont de ces deux ouvrages. L’effacement des ouvrages prioritaires permet de réduire considérablement le coût d’accès aux frayères puisque le profil de coût est quasi similaire au profil sans ouvrage, permettant ainsi 100% d’accès aux frayères sur la Mauldre.

•       Existe-t-il d’autres obstacles qui pourraient contraindre l’accès aux frayères?

La Mauldre comprend 3 stations de suivi physico-chimique. L’exploitation des données Naïades témoigne d’une pollution chronique aux composés phosphatés et azotés. Les concentrations en nitrites dépassent régulièrement le seuil de 0.5 mg (NO2–)/L (mauvais état) au niveau de la station d’Épône. À noter aussi, que les MES dépassent ponctuellement 150 mg/L. Ces pollutions ponctuelles et chroniques rendent donc peu attractives l’entrée dans la Mauldre depuis le fleuve et peuvent générer des coûts supplémentaires pour la migration et contraindre voire compromettre la migration dans l’affluent.

CONCLUSION:

Dans cette étude, nous avons montré comment il était possible de modéliser le coût de migration d’une espèce de poisson, de l’estuaire jusqu’aux frayères, à partir de différents types de données environnementales, issues de diverses sources (modèle hydrodynamique, modèle biogéochimique, inventaire de terrain, dire d’experts etc.). Nous avons également proposé d’utiliser ces modèles pour tester différents scénarios d’amélioration de la continuité écologique en cours d’eau.

Les résultats obtenus témoignent de l’importance de quantifier la disponibilité des habitats (ici les frayères) et d’évaluer leur accessibilité à une échelle cohérente (ici l’intégralité du parcours migratoire de l’estuaire jusqu’aux frayères). En effet, les contraintes dans l’estuaire, le fleuve et les affluents se cumulent sur le parcours migratoire et augmentent le coût de la migration, conditionnant l’accessibilité aux habitats. 

A noter, que ces résultats sont issues d’une modélisation, par conséquent ils doivent être discutés et interprétés au regard des coefficients de coût attribués à chaque élément du paysage. La calibration des coefficients de coût dans le modèle reste une étape cruciale et difficile et il convient de les valider, quand cela est possible, à partir de données biologiques/de terrain. Les données de télémétrie collectées lors des campagnes de suivi sur la Seine de 2020 à 2021 contribueront à améliorer la modélisation.

Lorsque le barrage d’Amfreville a été construit en 1850 juste en amont de Poses, dans la partie de la Seine naturellement soumise à marée, c’était le premier ouvrage venant de la mer. Pour augmenter encore le secteur navigué sans effet de la marée, le déversoir de Martot a été construit 16 km en aval en 1864 (hauteur de chute: 0,3 m à marée haute et 3 m à marée basse), suivi du déversoir de Poses en 1881. Au total, entre 1846 et 1886, 12 barrages de navigation ont été construits entre la mer et Paris dont 10 sur le chenal principal. Ces barrages, à l’origine de type « à fermette et aiguilles » (Ingénieur F. Poirée dès 1830) ont été progressivement rénovés par un type « à rideau » puis « à vannes mobiles ».

La compilation des archives disponibles montre notamment que des échelles à poissons avaient été mises en place sur les barrages dès la fin du XIX^ème siècle, en application de la loi pêche de 1865. En 1920, 9 ouvrages de franchissement pour les poissons sont comptabilisés entre Paris et Martot !

Echelle à poissons sur le barrage mobile à aiguilles de Martot en 1895.

Chaque hiver, avant les crues, les aiguilles sont retirées et les fermettes mobiles couchées au fond du lit du cours d’eau.

Entre 1960 et 1980, certains barrages sont supprimés et d’autres rehaussés à l’occasion de leur rénovation. Cette rénovation s’accompagne de la disparition des échelles à poissons . Il a fallu attendre la loi pêche de 1984 puis la Directive Cadre sur l’Eau de 2000 pour assister à un renouveau des passes à poissons sur la Seine. Actuellement, 7 passes à poissons équipent les barrages entre Poses et Chatou, la plus ancienne a été construite en 1991 à Poses au niveau de l’usine hydro-électrique.

Evolution des aménagements influençant la continuité écologique de la Seine de 1900 à 2018.

Le point kilométrique est à zéro dans Paris (île de la cité), la hauteur de la ligne d’eau est à zéro en aval du premier barrage de navigation.

En parallèle, l’évolution des obstacles chimiques (déficits en oxygène, température) a également été explorée pour déterminer des dates clefs de rupture de la continuité écologique sur la Seine. Nous avons pu utiliser des mesures mensuelles/trimestrielles réalisées entre 1871 et 1938 par le département de chimie de l’Observatoire de Montsouris pour 22 stations situées entre Paris à Rouen. L’Agence de l’eau du bassin Seine-Normandie (créée en 1964 pour surveiller la qualité des systèmes aquatiques) a fourni des mesures mensuelles d’oxygène remontant à 1971 pour 41 stations de Paris à Honfleur. Le service de navigation de la Seine a fourni des mesures mensuelles de DO pour la période 1955-2015 de Poses à Honfleur. Nous avons pu réaliser ainsi des cartographies des conditions de migration pour plusieurs espèces de poissons migrateurs.

Evolution des teneurs en oxygène dissous de Paris à la mer pour la période juin-juillet des années 1960-1980.

Cette étude historique a permis de mettre en lumière les grandes périodes de modification de la continuité écologique en regard de l’évolution de présence de quelques espèces de poissons migrateurs (pour en savoir plus: article publié dans Water). Elle peut ainsi participer aux réflexions d’évolution de la continuité écologique dans des scénarios plus prospectifs, notamment en lien avec le changement climatique.

Evolution de la présence de quelques espèces de poissons migrateurs et grandes périodes de modification des continuités physiques et chimiques

Tout s’explique : Nouveau numéro

Objectifs de l’étude scientifique

Sept barrages de la Seine ont été équipés ces dernières décennies de dispositifs de franchissement piscicole (1991-2017) . L’expérimentation vise à étudier l’étendue des déplacements et à estimer la connectivité actuelle d’un grand axe fluvial pour les poissons petits et grands migrateurs.

Dans le premier bief (barrage de Poses-Barrage de Port-Mort/ND La Garenne), il s’agira d’évaluer la fréquentation des habitats par ces espèces et leur capacité à se déplacer (migrations latérale et longitudinale); puis au-delà, de ND La Garenne jusqu’à Suresnes, leur capacité à poursuivre leur progression sur l’axe Seine et ses affluents jusqu’aux frayères potentiellement accessibles pour se reproduire.

Ces observations permettront d’estimer le passage au niveau des dispositifs de franchissement existants et l’impact cumulé des obstacles physiques sur l’accessibilité aux habitats fonctionnels. Elles permettront de mettre en évidence les zones potentiellement à préserver et à restaurer afin de rétablir les fonctionnalités du bassin-versant pour les espèces étudiées, et celles aux capacités de déplacement similaires, et ainsi faciliter la réalisation de leur cycle de vie.

Une  expérimentation animale très encadrée

Plusieurs années de préparation ont été nécessaires pour obtenir les diverses autorisations nécessaires à la mise en place de ce suivi expérimental. L’autorisation d’utiliser des animaux à des fins scientifiques (APAFIS#23377-2019121916268879 v2) a été obtenue le 3 avril 2020 auprès du Ministère de l’enseignement supérieur, de la recherche et de l’innovation. Elle repose sur un dossier complet, déposé par INRAE Bordeaux, présentant l’adéquation des moyens utilisés et des protocoles avec les objectifs du projet scientifique. L’autorisation est donnée suite aux échanges avec des experts du comité d’éthique Nouvelle Aquitaine. La phase de capture, qui est réalisée par des pêcheurs professionnels, a fait l’objet d’un arrêté d’autorisation de la DRIEE, suite au dossier déposé par Seinormigr.

Enfin, pouvoir poser des hydrophones sur le domaine public fluvial s’est fait en accord avec les services des voies navigables (VNF) et de la sécurité du transport fluvial (DRIAE). L’intervention de marquage des poissons a été réalisée sur le site privé VNF de la passe à poisson d’Amfreville-sous-les-Monts et a nécessité la réalisation d’un plan de prévention qui dans le cadre de la crise sanitaire a dû être renforcé.

Un réseau d’hydrophones pour détecter le passage des poissons

Un réseau de 62 hydrophones a été installé avant de procéder au marquage des poissons. Ces hydrophones sont répartis le long des 185 km qui séparent le barrage de Poses et le barrage de Suresnes (voir les points rouges sur la carte ci-dessus). Ils sont disposés le long des berges du chenal  en tenant compte des contraintes imposées par la navigation, dans les bras secondaires et à l’entrée des affluents. Une équipe de trois à quatre personnes a posé les 62 hydrophones en bateau du 14 au 27 mai 2020.

Les bouées sont fixes grâce à un système d’ancrage de 30 à 50 kg. L’hydrophone est suspendu à la bouée et lesté pour rester vertical dans la colonne d’eau (voir schéma dans l’image ci-dessus). Les bouées  sont identifiées par un numéro, un logo INRAE et un numéro de téléphone dédié à cette expérimentation. Des plaquettes d’information sur cette étude ont été réalisées et envoyées dans les fédérations de pêche (Affiche pêcheurs) et les mairies des communes concernées (Affiche Bouées) puis distribuée aux usagers de la voie d’eau (base loisirs, base nautique, etc…).

Montage de l’hydrophone et du lest

Localisation de l’hydrophone en amont du barrage de Méricourt

La capture des individus et le marquage par chirurgie

Différentes espèces ont été capturés au niveau de la passe à poissons d’Amfreville-sous-les-Monts et équipés d’émetteurs acoustiques miniatures codés individuellement (anguille, truite de mer, lamproie marine, barbeau, mulet porc, brème commune…). La capture est réalisée dans la passe à poisson, notamment à l’aide d’un piège installé par les pêcheurs professionnels à la sortie de la salle de vidéo-comptage, ce qui permet de voir quelles espèces sont potentiellement dans le piège. Les individus en bon état et dont le poids est supérieur à 350 g peuvent être marqués avec un émetteur.

Capture dans le piège installé dans la passe à poisson

Anesthésie d’un mulet porc

Les poissons sont d’abord anesthésiés. Une opération de chirurgie permet d’insérer l’émetteur dans le poisson, et un antibiotique est ensuite injecté pour éviter les infections. Le poisson est ensuite placé dans de l’eau claire pour surveiller son réveil et son comportement pendant environ une heure, avant de le relâcher dans le chenal en amont de la passe à poisson.

Insertion de l’émetteur dans le poisson

Surveillance du réveil dans les brancard de transport

Les opérations de marquage se sont déroulées sur trois semaines du 2 juin au 26 juin avec une équipe de 3 pêcheurs professionnels, 2 personnes de l’association Seinormigr et 6 personnes d’INRAE (Antony et Bordeaux).

Le recueil des détections des individus

Maintenant que les poissons sont marqués, les données de leur détection par les hydrophones sont recueillies sur deux jours environ par semaine. Les 77 individus marqués ont tous été détectés sur l’hydrophone situé à 500m en amont du barrage. Certains individus ont fait des mouvements d’amplitude importante : une lamproie marine a notamment été détectée au barrage de Port-Mort/ND La Garenne, 45km en amont de Poses.

Relève des hydrophones en bateau et stockage des détections des poissons dans la base de données

La première visualisation des données permet de voir l’ensemble des positions dans le temps d’un individu: par exemple le barbeau 1 dont les détections à diverses stations montrent des déplacement assez importants. Il est aussi possible de visualiser l’ensemble des individus détectés par une station, par exemple ci-dessous à la station de Tournedos sur Seine, où 17 individus ont été détectés les premières semaines.

Un bilan plus complet sera réalisé en fin d’été, notamment pour évaluer l’ampleur des mouvements et des trajectoires.

Exemple de localisation du barbeau N°1 sur les stations de détection au cours du temps

Exemple des individus détectés à la station de Tournedos sur Seine

L’objectif est de retenir des cas d’étude qui permettent d’être représentatif des différentes problématiques que pose la continuité écologique longitudinale à l’échelle du bassin.

Le document de bilan des scénarios envisageables a bénéficié des discussions de l’atelier 2: « Des scénarios de modélisation de la continuité en appui à la gestion : quelles espèces sur quels bassins ?  » qui s’est déroulé le 11 juin 2019 à Biotropica. Un bilan des principaux éléments d’échange de cet atelier (SynthèseA2) a été réalisé par l’équipe LAVUE (Kévin de La Croix, Marie-Anne Germaine et Elise Temple-Boyer), son résumé est aussi disponible (RésuméA2). 

Ainsi les scénarios proposés font suite aux premiers échanges après consolidation des données géomatiques disponibles. Le document proposé présente:

1. Le principe de la modélisation de la continuité écologique pour les espèces migratrices (grands migrateurs et holobiotiques).
2. Un bilan des données géomatiques disponibles dans l’estuaire, le fleuve et les affluents pour réaliser ces modélisations est réalisé.
3. Des propositions concernant la Seine et ses affluents, les espèces cibles et les types de scénarios envisagés est proposé à la réflexion.

Le télécharger:  Rapport modélisation

Vous pouvez nous faire part de vos remarques en écrivant à Céline Le Pichon ou Marie-Line Merg. Votre avis nous intéresse sur:

• L’intérêt et les priorités des couples affluents/ espèces proposés,
• Les types de scénarios pour l’axe Seine et ceux pour les affluents,
• Des données géomatiques identifiées manquantes et dont vous connaitriez l’existence,
• Tout autre avis sur ces modélisations.

Merci pour votre participation!

Les visiteurs ont été interrogé sur leurs pratiques et leur représentation de la rivière de contournement du barrage d’Andrésy.

■  Ce travail a été réalisé par Yelena BARRIER (juin-juillet 2019), étudiante en géographie à l’Université Paris Nanterre (UPN), encadrée par Marie-Anne Germaine avec Kevin De la Croix et Elise Temple-Boyer (LAVUE, Université Nanterre).

Un poster présentant la synthèse de son travail a été réalisé, ainsi que la publication d’un article sur le site Rés-EAUX de l’Université Nanterre, disponible ici. 

Ces images, complétées par des orthophographies, sont utilisées pour la photo-interprétation et la création des données environnementales géoréférencées sur les tronçons de berges de la Seine.

L’Atlas cartographique est désormais disponible, il comprend une série de 5 cartes thématiques:

Ce séminaire a été l’occasion de partager les premiers résultats issus du projet, de faire un point sur les données récentes de suivi des migrations de poissons sur la Seine. Des ateliers de travail se sont tenus pour contribuer aux orientations des travaux scientifiques. Une visite de la passe à poissons de Poses-Amfreville sous-les-Monts a clôturé la journée.

Présentations en matinée

Introduction de la journée (Préfet Philizot, Délégué interministériel au développement de la vallée de la Seine)

Enjeux opérationnels de la continuité écologique piscicole sur le bassin Seine (Clémence Brandicourt, DRIEE-IDF) ; Diaporama

Projet CONSACRE (Nicolas Bacq, GIP Seine-Aval) ; Diaporama

Mise en perspective historique de la continuité écologique – Les barrages-écluses et les passes à poissons sur la Seine (Emeric Courson, Sorbonne université) ; Diaporama

Suivi actualisé du passage des poissons aux stations de vidéo-comptage (Geoffroy Garrot, Seinormigr) ; Diaporama

Bénéfices de la restauration des corridors aquatiques (Céline Le Pichon, IRSTEA) ; Diaporama

Bilan des données sur les projets de restauration et enjeux de communication (Marie-Anne Germaine, Université Paris Nanterre) ; Diaporama

Enjeux de restauration de la continuité écologique en lien avec le changement climatique (Eric Rochard, IRSTEA) ; Diaporama

Régime thermique (Nicolas Flipo, Mines OarisTech) ; Diaporama

Schéma des berges de la Seine dans l’Eure (CG27) ; Diaporama

Ateliers et visite de la passe à poisson d’Amfreville-sous-les-Monts l’après-midi

Atelier : Des scénarios de modélisation de la continuité en appui à la gestion : quelles espèces sur quels bassins ? 13 participants, synthèse en cours

Atelier: La restauration de la continuité écologique, une opportunité pour les territoires ? 15 participants, synthèse en cours