Hydrosystèmes

  • Objectif : l’étude interdisciplinaire des hydrosystèmes dans une perspective opérationnelle.
  • Thèmes & Méthodes : restauration, invasions biologiques, génétique des populations, suivi hydrologique et géomorphologique, LiDAR, modélisation, services écosystémiques, reconstruction et prévision des évènements extrêmes, science citoyenne.
  • Terrains privilégiés : le bassin du Rhin ainsi que d’autres bassins français et du Grand Est. Gravières et zones humides de la plaine alluviale rhénane.
  • Responsables : Laurent Schmitt & Jean-Nicolas Beisel

Membres

Permanents :

  • Jean-Nicolas Beisel, PR ENGEES, hydroécologue (resp.)
  • Laurent Schmitt, PR UNISTRA, Faculté. de Géographie, hydromorphologue (resp.)
  • Isabelle Combroux, MCF UNISTRA, Faculté. des Sciences de la Vie, hydroécologue
  • Carmen De Jong, PR UNISTRA, Faculté. de Géographie, hydrologue
  • Serge Dumont, MCF UNISTRA, Faculté. de Pharmacie, hydroécologue
  • Corinne Grac, IR ENGEES, hydroécologue
  • Laurent Hardion, MCF UNISTRA, Faculté. des Sciences de la Vie, hydroécologue
  • Michèle Trémolières, PR émérite UNISTRA, Faculté. des Sciences de la Vie
  • Etienne Chanez, IGE UNISTRA, Ecologie Aquatique

Associés :

  • Yves Meinard, CR CNRS UMR 7243 LAMSADE (gouvernance de la gestion des zones humides)
  • Karl Wantzen, PR Université de Tours UMR 7324 CITERES, hydroécologue

ATER et Post-doctorants :

Doctorants :

  • Valentin Chardon, Effets géomorphologiques des actions expérimentales de redynamisation du Rhin à l’aval de KEMBS.
  • Guillaume Piasny, Etude hydromorphologique de la Moselle sauvage, modélisation de tendances évolutives futures et proposition de scénarios de gestion.
  • Cécile Vittori, Paléo-environnements fluviaux et lagunaires dans le delta oriental du Nil en relation avec les centres urbains antiques (Tanis, Avaris).
  • Cybill Staentzel, Evaluation des bénéfices écologiques apportés par un projet géomorphologique : Etude de deux compartiments biologiques, les invertébrés et les macrophytes.

Emergence du thème

Le thème « Hydrosystèmes » s’appuie à la fois sur l’émergence de nouveaux sujets de recherche sur ce thème et sur le renforcement progressif depuis 2011 des compétences du LIVE dans ce domaine. L’équipe du thème « Hydrosystèmes » est constituée de 8 statutaires aux compétences interdisciplinaires complémentaires, en hydrologie, géomorphologie, et écologie des hydrosystèmes, à quoi s’ajoutent 3 statutaires associés. Pour gagner en visibilité dès 2013, année du rattachement de 3 hydroécologues au LIVE, ce collectif s’est regroupé pendant le quadriennal en cours, au sein du Thème DYSSE, en un « Pôle d’hydroécologie, d’hydromorphologie et d’hydrologie », dans la poursuite duquel s’inscrit le thème « Hydrosystèmes ».

Ce thème affiche des compétences reconnues dans les principaux compartiments biologiques des milieux aquatiques et alluviaux (plantes aquatiques et riveraines, invertébrés aquatiques, poissons), ce qui s’avère parfaitement complémentaire scientifiquement avec l’hydrologie continentale et la géomorphologie fluviale. Il bénéficie du soutien appuyé de l’ENGEES et des Facultés des Sciences de la Vie, de Pharmacie et de Géographie et d’Aménagement. Le fait que ce thème soit multi-sites (Géographie, ENGEES, Botanique) est un atout plus qu’une contrainte car chaque site dispose d’équipements spécifiques, complémentaires de ceux des autres. Cette complémentarité est renforcée par la proximité géographique des sites.

Thématique générale et sites d’étude

Le contexte actuel de changement global, les changements en cours et à venir de la dynamique du cycle de l’eau (ressource, extrêmes hydrologiques) mais également l’arrivée d’espèces exotiques potentiellement invasives, bousculent nos connaissances sur les hydrosystèmes continentaux. Les effets de ces différents facteurs peuvent être confondants à ceux de restaurations, ce qui nécessite une approche holistique des hydrosystèmes tout en abordant la complexité de ceux-ci.

La thématique générale est l’étude interdisciplinaire des hydrosystèmes à eaux courantes et stagnantes (gravières, zones humides) dans la perspective d’une gestion environnementale durable des milieux aquatiques et riverains dans un contexte de changements des ressources et extrêmes hydrologiques. Un des objectifs communs est d’explorer les moyens d’évaluer les conséquences de travaux de restauration grâce à des outils de diagnostic et des indicateurs de suivi géomorphologiques et écologiques innovants, notamment par leur caractère interdisciplinaire, et de fournir un retour d’expérience pour optimiser la gestion des milieux restaurés et l’élaboration de nouveaux projets de restauration. La dimension hydrologique permet de développer l’étude des flux hydriques dans le suivi (voire l’élaboration) de restaurations, pour une gestion intégrée des hydrosystèmes fluviaux. Il ne s’agit pas d’opposer la gestion des risques/gestion de la ressource à la restauration écologique, mais au contraire de développer la complémentarité de ces deux enjeux.

Le contexte de la Directive Cadre sur l’Eau (2000) impose une obligation de résultats : l'atteinte du bon état écologique pour la conservation ou la restauration des hydrosystèmes à court et moyen termes. Les gestionnaires attendent des outils permettant d’identifier des écarts à une référence, d’estimer la capacité de résilience des hydrosystèmes, de définir et de prioriser les actions de conservation ou de restauration et finalement d’évaluer les changements (et la durabilité de ces derniers) dus aux actions réalisées. Cependant, ni les indicateurs biologiques et géomorphologiques actuels, ni le mode d’évaluation globale, qui se résume grossièrement à une superposition d’évaluations indépendantes des différents compartiments, ne répondent à ces attentes. Un attendu fort de nos travaux est donc le développement d’indicateurs de suivi à la fois performants et relativement aisés à mettre en œuvre par les gestionnaires.

Les membres du thème travaillent dès à présent sur des projets d’envergure : la restauration d’un bras du Rhin dans la Réserve Naturelle du Rohrschollen dans le cadre d’un programme européen LIFE+, des restaurations expérimentales d’écosystèmes aquatiques sur le site du Woerr qui est une zone naturelle alluviale protégée au nord-est de l’Alsace (site SEEG du CNRS), des projets-pilotes EDF de recharges sédimentaires et d’érosion maîtrisée dans le Vieux Rhin (respectivement à Kembs et Ottmarsheim), le suivi de gravières de l’ancien lit majeur du Rhin, la résilience et l’adaptation au changement hydrologique dans le Rhin Supérieur (Vosges, Jura et Forêt Noire) – synthèse et évaluation d’étiages et de sécheresses. L’étude de ces sites doit se poursuivre au cours du prochain quinquennal, et deux nouveaux sites seront étudiés : le tronçon de Rhin corrigé entre Iffezheim et Lauterbourg et la Moselle entre Gripport et Bayon.

Concernant le Vieux Rhin, l’ensemble des résultats du suivi géomorphologique en cours soulignent la nécessité d’élargir le Vieux Rhin en aval des recharges sédimentaires. Cela confirme certains résultats déjà obtenus lors du projet INTERREG Redynamisation du Vieux Rhin achevé en 2012. Le LIVE se positionne pour co-piloter avec les gestionnaires (Région Grand Est, DREAL, Agence de l’Eau Rhin-Meuse…) un programme ambitieux de restauration, de type INTERREG, visant à la fois à élargir le Vieux Rhin sur sa berge gauche et à effectuer des recharges sédimentaires en amont de ces sites d’élargissement. Dans ce cadre, les membres du thème guideront les gestionnaires dans leur choix, notamment par des modélisations, et effectueront un suivi interdisciplinaire.

A une échelle plus large, nous développons un projet d’observatoire transfrontalier de la restauration du Rhin supérieur et de retours d’expériences des restaurations effectuées (financement ENGEES). Une base de données de plus de 140 actions de restauration a déjà été élaborée. L’objectif est 1. de capitaliser les expériences de restaurations et de suivis de manière à ce que les restaurations effectuées et futures soient les plus efficaces et durables possibles et 2. de constituer un réseau pérenne d’acteurs (gestionnaires, bureaux d’étude, entreprises privées, scientifiques) de la restauration du Rhin supérieur. La poursuite de l’élaboration de cet observatoire transfrontalier est un objectif clair du thème.

Comme indiqué plus haut, les liens interdisciplinaires seront systématiquement développés. Les principales disciplines du thème sont centrés sur :

  • Le développements innovants en hydroécologie
  • Le développements en géomorphologie fluviale
  • Le développements en hydrologie

Collaborations avec d’autres laboratoires

Les activités du thème bénéficieront de collaborations étroites avec des laboratoires strasbourgeois comme ICUBE (modélisations hydrauliques 1D et 2D ; modélisation du transport solide grossier en rivières et érosions/dépôts ; suivi topographique fin par photogrammétrie et topométrie classique (station totale), modélisation 3D de tronçons de cours d’eau restaurés), GESTE (jeu d’acteurs, économie de l’environnement, services écosystémiques, perception), LHYGES (études géochimiques, microbiologiques et modélisations des aquifères et des échanges nappe-rivière dans le cadre de l’observatoire Rohrschollen), IPHC (étude de la réintroduction de la tortue cistude dans la gravière du Woerr). Bien entendu, à cela s’ajoutent des collaborations avec des laboratoires nationaux (UMR LIEC Nancy-Metz, UMR TETIS Montpellier, UMR EVS Lyon, UMR LECA Grenoble, UMR LEHNA Lyon, UMR IMBE Aix-Marseille, CRESAT, Mulhouse) et étrangers (Institute of Earth and Environmental Sciences et Institute of Physical Geography, Freiburg ; KIT AuenInstitut Rastatt-Karlsruhe, Trent University Canada…). Des liens avec des entreprises privées seront aussi développés, comme avec AQUABIO (Bourse CIFRE de Nadia Fernandez), le bureau d’étude SINBIO ou l’entreprise SPYGEN.

Partenariats avec des gestionnaires

Les recherches du thème Hydrosystèmes revêtent souvent une dimension appliquée. La formulation d’indicateurs, l’usage de méthodes prospectives et la construction de scénarios de gestion montrent une attention particulière donnée à la transmission des résultats scientifiques vers les gestionnaires du territoire, avec une volonté d’aide à la décision (élaboration d’itinéraires techniques) et d’évaluation de l’action publique. Les activités du thème bénéficient d’ores et déjà d’importants partenariats avec la plupart des acteurs de la gestion des milieux aquatiques, comme l’Agence de l’Eau Rhin-Meuse, l’Office National de l’Eau et des Milieux Aquatiques, l’Observatoire de l’Eau en Alsace, la Ville de Strasbourg, EDF (CIH du Bourget-du-Lac), le Conseil Départemental du Bas-Rhin, le Conservatoire des Sites Alsaciens, la Région Grand Est, le Conseil Départemental du Haut-Rhin.