etude de la qualit´e hydromorphologique de la rivi`ere eau d’heure … · 2013. 8. 1. · etude...

Etude de la qualitéhydromorphologique de la rivière

Eau d’Heure avec QUALPHY

Promoteur : Dr Xavier RollinLecteurs : Freddy Devillez

Pierre GérardFrancis Guyon

Mémoire présenté par Benôıt Hecq,en vue de l’obtention du titre de bio-ingénieur,en sciences et technologies de l’environnement.Nature, eaux et forêts.

Année académique 2006-2007Septembre 2007

Remerciements

Ce mémoire est l’aboutissement d’un projet personnel, né de l’intérêt tout parti-culier envers la nature et les rivières que mes deux grand-pères m’ont transmis. Sansl’aide de nombreuses personnes que je tiens à remercier ici, la réalisation de ce travailn’aurait pas été possible .

Toute ma gratitude va à mon promoteur, le Professeur Xavier Rollin, pour letemps qu’il a consacré lorsque celui-ci lui faisait défaut, pour les nombreuses per-sonnes qu’il nous a permis de rencontrer, pour ses remarques et ses conseils judicieux.Nos nombreuses discussions ont toujours été constructives et nous ont tout le tempsencouragé à aller plus loin dans notre raisonnement. Je le remercie de m’avoir faitpart de son esprit scientifique et synthétique averti lors de la correction de ce mémoire.

Je remercie tout particulièrement Francis Guyon pour ses avis d’expert, pour sonaccueil ainsi que pour nos nombreux échanges de courriels. Les documents transmiset son expérience dans l’application de la méthode QUALPHY ont été d’une aidecapitale dans la réalisation de ce mémoire.

Pour ses conseils pertinents, pour les documents qui ont servi à la réalisation de cemémoire et pour ses explications claires et concises sur la Directive Cadre Eau et laméthode QUALPHY adaptée à l’ensemble des masses d’eau de la Région wallonne,j’adresse toute ma reconnaissance à Pierre Gérard.

Mes remerciements vont aussi au Professeur Freddy Devillez pour les nombreux aviset suggestions formulés lors de nos différentes entrevues.

Dans le cadre de ce mémoire, la rencontre avec des personnes de terrain a vraimentaidé dans la compréhension des principes de gestion de l’Eau d’Heure. Je tiens à ex-primer ma reconnaissance envers Roland Montoisy et Ennio Cavalera pour le tempspassé sur le terrain.

Je remercie chaleureusement Mireia Bes et Fabiola Gil, deux stagiaires de la Maisonwallonne de la pêche, qui nous ont aidé dans la réalisation des inventaires de terrain.Sans elles, cette partie du travail aurait pris beaucoup plus de temps.

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Pour la visite sur le Bocq (en compagnie de Mr Rollin) et pour son aide lors du testde remplissage de la fiche QUALPHY sur l’Eau d’Heure, je salue Frédéric Dumon-ceau de la Maison wallonne de la pêche.

La consultation des plans terriers et l’utilisation de nombreuses données informa-tiques relatives à l’Eau d’Heure ont été très utiles pour la réalisation de ce mémoire.Pour la mise à disposition des documents et pour leurs nombreux conseils judicieux,je remercie tout particulièrement Bernard de le Court et Louis-Michel Petiau de laDirection des Cours d’Eau Non Navigables (DCENN).

J’exprime toute ma reconnaissance envers Francis Lambot, Directeur de la DCENN,qui nous a permis de réaliser ce travail sur l’Eau d’Heure.

Je remercie Philippe Dierickx du Ministère de l’Equipement et des Transports (MET)pour les données numériques transmises et pour l’accueil chaleureux qu’il nous aréservé lors de notre visite.

L’entrevue avec Willy Pestiaux du MET, a permis de nous familiariser avec le com-plexe des barrages de l’Eau d’Heure. Pour ses explications et ses données personnellesrelatives aux deux grands lacs je lui exprime mes salutations.

Je souhaite remercier Julien Radoux pour la résolution des problèmes rencontrés avecle logiciel ArcMap et pour l’aide précieuse dans la détermination de la largeur du litmajeur au moyen de sa programmation.

Pour le temps consacré à relater l’historique de la rivière et de sa région je remercievivement André Lépine, historien de Cerfontaine.

Les cartes anciennes ont été d’une aide précieuse dans la phase de découpage, je re-mercie donc du fond du coeur Ruth Kalf (Bibliothèque des Sciences Exactes) et Hu-bert Lardinois (Institut Géographique National) pour leurs nombreuses recherches.

Je remercie Michèle Duchêne (DGRNE) et Marina Thunus (MET) pour la mise àdisposition des nombreuses données cartographiques.

Pour son aide et le temps qu’il m’a consacré, je remercie François Herman, informa-ticien de l’Unité des Eau et Forêts (UCL).

Le présent mémoire a été rédigé à l’aide du programme de mise en page LATEX,pour son aide, j’adresse mes remerciements à Olivier Baudry, assistant de l’Unité desEaux et Forêts (UCL).

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J’exprime toute ma reconnaissance à mes parents qui m’ont encouragé tout au longde mon cursus universitaire et qui m’ont permis de réaliser de telles études mais aussià mon frère pour les bons moments passés ensemble depuis mon arrivée sur le site.

Mes remerciements vont également à Philippe Hecq et Jean-Marie Parmentier pourleurs conseils et les personnes vers lesquelles ils m’ont orienté.

Enfin, je remercie tout particulièrement ma petite amie, Christeline pour son énormesoutien et ses encouragements tout au long de ce mémoire.

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Table des matières

Remerciements i

Introduction 1

Objectifs 3

1 L’Eau d’Heure et le sous-bassin de la Sambre 41.1 Description du sous-bassin de la Sambre . . . . . . . . . . . . . . . . 41.2 Description du sous-bassin de l’Eau d’Heure . . . . . . . . . . . . . . 5

1.2.1 Historique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51.2.2 Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61.2.3 Climatologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91.2.4 Géologie-Pédologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91.2.5 Aspects piscicoles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91.2.6 Données biologiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111.2.7 Statistiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

1.3 Identification des pressions anthropiques . . . . . . . . . . . . . . . . 131.3.1 Population . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131.3.2 Tourisme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131.3.3 Industries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131.3.4 Agriculture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141.3.5 Débit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141.3.6 Altérations morphologiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

1.4 Le complexe des barrages de l’Eau d’Heure . . . . . . . . . . . . . . . 151.4.1 Historique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151.4.2 Révision de la capacité maximale des barrages . . . . . . . . 161.4.3 Variations annuelles de la capacité totale des barrages . . . . . 17

1.5 Risque de non atteinte du bon état . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191.6 Hydrologie et débits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

2 Matériels et méthodes 242.1 Choix de la méthode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242.2 La méthode QUALPHY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262.3 La typologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

2.3.1 Principe général . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272.3.2 Adaptation à la Région wallonne . . . . . . . . . . . . . . . . 282.3.3 Typologie de l’Eau d’Heure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

iv

2.4 Principes de base et méthode de découpage . . . . . . . . . . . . . . . 342.4.1 Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342.4.2 Longueur des tronçons et des segments . . . . . . . . . . . . . 342.4.3 Eléments du découpage en tronçons homogènes . . . . . . . . 352.4.4 Elements du découpage en « segments » homogènes . . . . . . 42

2.5 Résultats du découpage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 452.5.1 Résultats du découpage en tronçons . . . . . . . . . . . . . . . 452.5.2 Eléments du découpage en segments homogènes . . . . . . . . 552.5.3 Résultat final du découpage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

2.6 Etude pratique : inventaires et relevés sur le terrain . . . . . . . . . . 662.6.1 Méthodologie de terrain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 662.6.2 Difficultés rencontrées . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

2.7 Travail de bureau : utilisation du logicielQUALPHY et encodage des données . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

3 Résultats 723.1 Résultats de la méthodologie QUALPHY

complète . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 723.1.1 Analyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 773.1.2 Regroupement et description des segments semblables . . . . . 83

3.2 Résultats de la méthodologie simplifiée . . . . . . . . . . . . . . . . . 893.3 Comparaison des deux méthodologies . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93

4 Actions prioritaires et impacts sur l’indice global 994.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 994.2 Propositions d’actions prioritaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

4.2.1 Lit majeur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1004.2.2 Berges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1004.2.3 Lit mineur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101

4.3 Impacts attendus des actions sur l’indice global. . . . . . . . . . . . . 1024.3.1 Les segments contenant un obstacle à poisson . . . . . . . . . 1024.3.2 Les segments particuliers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1034.3.3 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

5 Perspectives 1055.1 Lien entre hydromorphologie et biologie . . . . . . . . . . . . . . . . . 1055.2 Etude des variations de débits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1055.3 Gestion des inondations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1065.4 Plans de gestion piscicole . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1065.5 Préservation et protection de sites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107

Conclusion 108

Bibliographie 109

Sources cartographiques 113

Sources en provenance d’Internet 115

v

Annexes 117

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Table des figures

1.1 Bassins et réseaux hydrographiques de l’Eau d’Heure. . . . . . . . . . 61.2 Sous-bassin de la Sambre et masses d’eau qui y sont associées. . . . . 71.3 Ancien barrage de Biatrooz. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81.4 Barrage mobile actuel de Biatrooz. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81.5 Répartition des zones piscicoles en fonction de la pente et la largeur

du cours d’eau. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101.6 Répartition géographique des zones piscicoles de Huet sur l’Eau d’Heure 101.7 Qualité biologique de l’Eau d’Heure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121.8 Représentation schématique des différents barrages. . . . . . . . . . . 171.9 Evolution annuelle de la capacité des barrages. . . . . . . . . . . . . . 171.10 Variations des hauteurs d’eau pour le lac de l’Eau d’Heure et le lac de

la Plate-Taille. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181.11 Débits journaliers de 1999 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221.12 Débits journaliers de 2003 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

2.1 Zone correspondant au type 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312.2 Zone correspondant au type 3S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312.3 Zone correspondant au type 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312.4 Localisation spatiale des trois types présents sur l’Eau d’Heure. . . . 322.5 Principe d’ordination de Strahler pour les cours d’eau. . . . . . . . . 362.6 Territoires écologiques de l’Eau d’Heure . . . . . . . . . . . . . . . . . 452.7 Lithologie des terrains superficiels de l’Eau d’Heure . . . . . . . . . . 462.8 Evolution de la largeur du lit majeur de l’Eau d’Heure (SA11R) . . . 492.9 Répartition des pentes et des transects sur l’Eau d’Heure . . . . . . . 502.10 Evolution de la largeur du lit mineur de l’amont vers l’aval . . . . . . 522.11 Evolution du profil en long de l’Eau d’Heure (SA11R) . . . . . . . . . 522.12 Eau d’Heure (SA11R) : limites des tronçons sur la base des critères

géomorphologiques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 542.13 Critères géomorphologiques qui ont permis la détermination des tronçons 552.14 L’Eau d’Heure à Ham-sur-Heure selon Ferraris . . . . . . . . . . . . . 572.15 L’Eau d’Heure à Ham-sur-Heure selon Vandermaelen . . . . . . . . . 572.16 L’Eau d’Heure à Ham-sur-Heure selon les cartes actuelles . . . . . . . 572.17 Cartographie des obstacles à la libre circulation des poissons sur l’Eau

d’Heure (SA11R). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 582.18 Résultat final du découpage en tronçons et segments homogènes pour

l’Eau l’Heure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 602.19 Carte 1 du découpage final de la zone d’étude en segments homogènes 612.20 Carte 2 du découpage final de la zone d’étude en segments homogènes 62

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2.21 Carte 3 du découpage final de la zone d’étude en segments homogènes 632.22 Carte 4 du découpage final de la zone d’étude en segments homogènes 642.23 Carte 5 du découpage final de la zone d’étude en segments homogènes 652.24 Passe à poisson non fonctionnelle de Biatrô . . . . . . . . . . . . . . . 692.25 Passe à poisson non fonctionnelle de Pry . . . . . . . . . . . . . . . . 692.26 Logiciel QUALPHY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 702.27 Logiciel DAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

3.1 Evolution de la valeur d’ indice global sur l’Eau d’Heure (SA11R) enfonction du segment concerné et de la distance à l’origine. . . . . . . 75

3.2 Evolution de la valeur de l’indice partiel « lit majeur » (LMAJ) surl’Eau d’Heure (SA11R) en fonction du segment concerné et de la dis-tance à l’origine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

3.3 Evolution de la valeur de l’indice partiel « berges » sur l’Eau d’Heure(SA11R) en fonction du segment concerné et de la distance à l’origine. 76

3.4 Evolution de la valeur de l’indice partiel « lit mineur » (LMIN) surl’Eau d’Heure (SA11R) en fonction du segment concerné et de la dis-tance à l’origine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

3.5 Indice global pondéré . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 783.6 Répartition spatiale des valeurs de l’indice global en fonction des trois

classes typologiques déterminées l’Eau d’Heure (SA11R) . . . . . . . 793.7 Indice global de qualité des trois compartiments principaux en fonction

du linéaire de l’Eau d’Heure (SA11R). . . . . . . . . . . . . . . . . . 803.8 Représentation arborescente des différents indices pour l’Eau d’Heure

(SA11R) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 823.9 Chenalisation de l’Eau d’Heure à l’aval des barrages. . . . . . . . . . 843.10 Chenalisation de l’Eau d’Heure à Pry. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 843.11 Chenalisation de l’Eau d’Heure à Marchienne-au-Pont. . . . . . . . . 843.12 Segment 2A, zone de débit limité longeant la pisciculture CLIP. . . . 863.13 Barrage mobile de Silenrieux en amont de la pisciculture. . . . . . . . 863.14 Nature des berges sur le segment 5B . . . . . . . . . . . . . . . . . . 873.15 Photo aérienne du segment 5B lors de la crue record de 2002. . . . . . 873.16 Berge bloquée en rive gauche entre Silenrieux et Walcourt. . . . . . . 873.17 Phénomène de piétinement par le bétail dans le segment 6C . . . . . 883.18 Absence de ripisylve en rive gauche dans le segment 6C. . . . . . . . . 883.19 Situation généralement rencontrée dans le segment 6A. . . . . . . . . 883.20 Situation sur carte IGN aux abords de la pisciculture de Thy-le-Château 943.21 Situation sur le terrain aux abords de la pisciculture de Thy-le-Château 94

5.1 Schéma décisionnel de la qualité écologique d’une masse d’eau au ni-veau européen. Source : site Internet de la communauté européenne. . 118

5.2 Répartition des points tous les 5m sur les deux polylines . . . . . . . 1225.3 Polygonation de Thiessen et apparition de l’axe . . . . . . . . . . . . 1225.4 Digitalisation de l’axe du lit majeur (=axe de la vallée) . . . . . . . . 1225.5 Perpendiculaires obtenues à l’aide du script de Tony Palmer . . . . . 1235.6 Fiche de repérage du site . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1255.7 Fiche typologique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126

viii

5.8 Fiche de caractérisation du lit majeur . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1275.9 Fiche de caractérisation des berges (structure) . . . . . . . . . . . . . 1285.10 Fiche de caractérisation des berges (végétation) . . . . . . . . . . . . 1295.11 Fiche de caractérisation du lit mineur (a) . . . . . . . . . . . . . . . . 1305.12 Fiche de caractérisation du lit mineur (b) . . . . . . . . . . . . . . . . 1315.13 Fiche relative à la prolifération végétale et aux éventuelles remarques 1325.14 Répartition spatiale des profils en travers . . . . . . . . . . . . . . . . 1335.15 Profils en travers n° 1 à 8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1345.16 Profils en travers n° 9 à 16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1355.17 Profils en travers n° 17 à 24 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1365.18 Profils en travers n° 25 à 32 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1375.19 Profils en travers n° 33 à 40 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1385.20 Profils en travers n° 41 à 48 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1395.21 Profils en travers n° 49 à 56 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1405.22 Profils en travers n° 57 à 64 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1415.23 Résultats de l’indice global et des sous-indice pour les segments 1A à

1F . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1425.24 Résultats de l’indice global et des sous-indice pour les segments 1G à

2E . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1435.25 Résultats de l’indice global et des sous-indice pour les segments 3A à

4E . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1445.26 Résultats de l’indice global et des sous-indice pour les segments 5A à

6A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1455.27 Résultats de l’indice global et des sous-indice pour les segments 6B à

8D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146

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Liste des tableaux

1.1 Répartition de l’occupation des sols dans le sous-bassin de la Sambre 51.2 Importance des pressions sur les différentes masses d’eau du sous-

bassin de l’Eau d’Heure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151.3 Débits caractéristiques au point de sortie des barrages entre 1992 et

2001 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201.4 Débits caractéristiques à Marchienne-au-Pont entre 1992 et 2001 . . . 20

2.1 Importance relative en pourcent des 3 compartiments principaux ducours d’eau en fonction de la typologie . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

2.2 Classes de largeur du lit majeur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 392.3 Classes de sinuosité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 402.4 Classes de pente des versants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 402.5 Classes de largeur du lit mineur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 412.6 Classes de pente du lit mineur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 422.7 Lithologie des terrain superficiels de l’Eau d’Heure . . . . . . . . . . . 472.8 Valeurs de pente de l’Eau d’Heure (SA11R) . . . . . . . . . . . . . . 532.9 Nature des berges des différents segments déterminés sur l’Eau

d’Heure (SA11R) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 562.10 Description des obstacles et niveau de franchissabilité . . . . . . . . . 582.11 Classification des indices et leur signification . . . . . . . . . . . . . 71

3.1 Valeurs des indices (%) globaux et par compartiment obtenus selon laméthode QUALPHY sur l’Eau d’Heure (SA11R). . . . . . . . . . . . 72

3.2 Valeur de l’indice global et des indices partiels de chaque compartiment 743.3 Coefficient de détermination (R2) entre les différents compartiments. . 833.4 Indices de qualité hydromorphologique obtenus par le protocole simplifié 893.5 Indices de qualité hydromorphologique obtenus par le protocole simplifié. 933.6 Indices de qualité hydromorphologique obtenus par le protocole complet. 93

4.1 Evolution des valeurs d’indice global sur les segments concernés àl’aide de la simulation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

x

Introduction

Clef de voûte du processus qui a conduit à la naissance de la vie sur Terre, l’eauest de plus en plus au coeur de nos préoccupations. Notre survie dépend en effetdes efforts que nous déploierons pour protéger ou rétablir l’intégrité des écosystèmesnaturels. La ressource naturelle la plus importante en Région wallonne, comme dansbeaucoup de pays européens est certainement l’eau. Sa forme la plus visible et la plusaccessible aux actions de protection tant individuelles que collectives est la rivièrerangée dans la catégorie « eaux de surface ». Les rivières - et plus généralement leszones humides -, si elles servent, in fine, à alimenter nos robinets, abritent un en-semble d’organismes dépendants les uns des autres. Or par le biais de digues, debarrages, de détournements, de pompages intensifs ou d’assèchements - entre autres-, nous avons modifié cet équilibre naturel... Les écosystèmes d’eau douce ont rapi-dement été détruits, ou rendus artificiels. Les conséquences en sont multiples : leszones humides ne peuvent plus filtrer l’eau, les bras morts des rivières ne peuvent plusabriter les poissons, les vallées alluviales ne peuvent plus contenir l’eau des crues...

Dans le but d’établir un cadre communautaire pour la protection des massesd’eau de surface et pour gérer durablement les cours d’eau et leurs écosystèmes, laDirective Cadre sur l’Eau (DCE) a été instaurée au niveau européen (Parlementet Conseil européens, 2000). Au-delà du recensement de tous les bassins hydrogra-phiques de chaque Etat membre, cette Directive prévoit un état des lieux de chaquedistrict hydrographique et ensuite l’élaboration d’un plan de gestion et d’un pro-gramme de mesure pour chaque district en vue de l’atteinte du bon état écologiquepour l’ensemble des masses d’eau de surface en 2015. Dans l’évaluation de l’étatécologique, la DCE donne une part importante aux paramètres biologiques, fortementliés aux éléments hydromorphologiques et physico-chimiques qui limitent le bon étatécologique. L’Annexe A correspond au processus d’évaluation de l’état écologiquedes masses d’eau selon la Directive Cadre sur l’Eau.

Des outils numériques tels que QUALPHY (Agence de l’Eau Rhin-Meuse) ontété développés afin de permettre l’évaluation de la qualité physique des cours d’eau,indispensable au choix et à la planification des actions d’amélioration des habitatsaquatiques et à la gestion des ressources naturelles associées. Cette étude porte surl’étude des paramètres hydromorphomogiques de l’Eau d’Heure avec QUALPHY,rivière qui s’étend de Cerfontaine jusqu’à Charleroi via un passage « forcé » dans lesbarrages de l’Eau d’Heure en amont de Silenrieux.

1

L’utilisation de la méthode QUALPHY sur l’Eau d’Heure a été motivée par troisfacteurs : la présence du complexe des barrages de l’Eau d’Heure en amont (qui im-plique une gestion toute particulière du cours d’eau), une industrialisation précoceet une pression anthropique relativement forte. Il était donc très intéressant d’utili-ser la méthode QUALPHY dans ce contexte afin d’évaluer quels étaient les impactsde ces facteurs sur la qualité physique du cours d’eau. Associée à une observationdétaillée, in situ, du cours d’eau et de son environnement, à l’analyse de donnéescartographiques diverses et à l’utilisation de son logiciel, la méthode QUALPHYdébouche sur une caractérisation objective de l’Eau d’Heure et permet de calculerle niveau d’altération de chaque compartiment afin de dégager les premiers élémentspour l’élaboration d’un programme de mesures conforme eaux exigences de la DCE.

Dans l’état actuel des choses et à notre connaissance, encore aucun travail netraite de la rivière Eau d’Heure et de sa qualité hydromorphologique. C’est pourquoinous avons entrepris la présente étude dont les objectifs sont exposés ci-après.

Après l’exposé des objectifs, le premier chapitre de ce travail concernera unedescription générale du sous-bassin de la Sambre et de la rivière Eau d’Heure enparticulier. Une deuxième partie présentera la méthode d’évaluation de la qualitéhydromorphologique des cours d’eau, QUALPHY. Les résultats obtenus par cetteméthode ainsi qu’une comparaison avec la méthode QUALPHY « simplifiée » serontprésentés au chapitre trois. Enfin, les deux dernières parties de ce mémoire serontconsacrées respectivement au choix des actions de restauration du milieu et auxperspectives de ce travail.

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Objectifs

Objectif principal

L’objectif principal du présent travail consiste en l’application de la méthodeQUALPHY à l’ensemble de la masse d’eau de l’Eau d’Heure en aval des barrages(SA11R). Pour cela, il a été nécessaire de diviser le travail en trois parties : la premièrecorrespond au découpage préalable de la rivière en tronçons et segments homogènesselon des critères géomorphologiques et anthropiques. La deuxième partie concerneles inventaires de terrain proprement dits et enfin, la troisième concerne l’encodagedes données dans le logiciel QUALPHY et l’analyse des résultats obtenus. Sur la basede ces résultats, il est possible d’évaluer la qualité hydromorphologique de la rivièreafin d’estimer l’état de dégradation actuel par rapport à la situation de référence.

Objectifs secondaires

Il y a deux objectifs secondaires qui correspondent respectivement à un travailde comparaison et de simulation.

Le premier objectif est de comparer nos résultats, obtenus sur la base de la mé-thode QUALPHY complète, à ceux obtenus par Guyon et al. (2006) pour l’ensembledes cours d’eau wallons, obtenus à l’aide de la méthodologie QUALPHY simplifiée.En effet, une étude QUALPHY de type complète réalisée en 2005 sur le Bocq (VanBrussel, 2005) avait déjà mis en avant certaines discordances entre les deux méthodes.De plus, les résultats obtenus par cette comparaison seront utiles à l’Autorité admi-nistrative régionale qui porte un intérêt envers la méthodologie qui a été utilisée auniveau wallon (QUALPHY simplifiée).

Le deuxième objectif secondaire concerne l’utilisation de ces résultats comme ou-til d’aide à la décision à destination des gestionnaires des cours d’eau. En effet, surla base de ces résultats et à l’aide du logiciel QUALPHY, il est possible de simulerdifférents aménagements de restauration sur des segments dégradés et de mesurerquel seraient leurs impacts sur les indices de qualité hydromorphologique.

3

Chapitre 1

L’Eau d’Heure et le sous-bassin dela Sambre

1.1 Description du sous-bassin de la Sambre

La Directive cadre-eau 2000/60/CE de la Communauté européenne impose auxétats membres d’atteindre le « bon état écologique » de leurs masses d’eaux naturellesau plus tard en décembre 2015. Dans ce but, de nouveaux concepts ont été élaborés,notamment au niveau géographique. L’ensemble des masses d’eaux a été divisé enplusieurs « districts hydrographiques » qui doivent respecter les objectifs de la Direc-tive. Ces districts correspondent aux bassins et sous-bassins hydrographiques. Il étaitdevenu nécessaire de réfléchir, non plus en termes de limites administratives, maisbien en termes de limites naturelles. En Wallonie, il existe quatre bassins (Escaut,Meuse, Rhin et Seine) et quinze sous-bassins (l’Amblève, la Dendre, Dyle-Gette,Escaut-Lys, la Haine, la Lesse, la Meuse amont, la Meuse aval, la Moselle, l’Oise,l’Ourthe, Semois-Chiers, la Sambre, la Senne et la Vesdre). Le sous-bassin de laSambre, avec ses 1700 km2 (Ministère de la Région wallonne, 2005) fait partie dubassin de la Meuse. En Wallonie, il comprend 40 communes1 et se caractérise parune zone plus urbaine au nord (Charleroi et sa périphérie) et une zone plus ruraleau sud. A la fin des années 80, la répartition de l’occupation du sol2 du sous-bassindonnait les résultats présentés au Tableau 1.1 (Ministère de la Région wallonne -Direction Générale de l’Aménagement du territoire, 1988) .

Le sous-sol du sous-bassin, situé en région condruzienne, est constitué de trois for-mations aquifères principales : les massifs schisto-gréseux du primaire, les calcaires duprimaire et les sables du tertiaire ainsi que les calcaires du primaire. La pédologie dece sous-bassin se caractérise par la dominance de sols limoneux à limono-caillouteux.

Le sous-bassin de la Sambre fait l’objet de plusieurs contrats de rivière dont no-tamment le contrat Sambre et affluents, Ry de Fosses-Basse Sambre et Haute-Sambre.

1Aiseau, Beaumont, Cerfontaine, Chappelle-lez-Herlaimont, Charleroi, Châtelet, Chimay, Cour-celles, Erquelinnes, Estinnes,Farciennes, Fleurus, Floreffe, Florennes, Fontaine l’Eveque, Fosses-la-ville, Froidchapelle, Gembloux, Gerpinnes, Ham-sur-Heure Nalinnes, Jemeppe-sur-Sambre, LaBruyère, Les Bons Villers, Lobbes, Merbes-le-Chateau, Mettet, Momignies, Montigny-le-Tilleul,Namur, Perwez, Philippeville, Pont-à-Celles, Profondeville, Sambreville, Seneffe, Sivry-Rance, Som-breffe, Thuin, Villers-la-Ville et Walcourt

2Utilisation d’images satellites SPOT LANDSAT

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Ces contrats prévoient des programmes d’actions pour une gestion intégrée et consen-suelle du cours d’eau (IGRETEC, 2006). Pour la masse d’eau étudiée (SA11R), ils’agit du contrat de rivière « Sambre et affluents ».

Tab. 1.1 – Répartition de l’occupation des sols dans le sous-bassin de la Sambre.Source : Ministère de la Région wallonne, 2005.

Type d’occupation Taux d’occupationCultures 39,2%Prairies 20,6%

Forêts de feuillus 14,6%Zones urbaines 11,4%

Forêts de conifères 2,7%Divers et non cartographié 11,6%

1.2 Description du sous-bassin de l’Eau d’Heure

1.2.1 Historique

Résumé de l’entretien avec Mr Lépine, historien de Cerfontaine

L’étymologie des noms de lieux et des noms de rivières a toujours été hypothétique(de nombreux villages datent de l’époque des invasions par les Francs). Plus de 75%des mots proviennent des Romains et des Francs même s’ils se sont construits sur unsubstrat gaulois. L’étymologie de l’Eau d’Heure est double : l’étymologie populaireet l’étymologie historique.L’étymologie populaire se base sur une caractéristique de l’Eau d’Heure. En casde fortes pluies, il était fréquent d’observer un changement très rapide du régime hy-drologique de ce cours d’eau. Les gens parlaient d’une montée du niveau de la rivièred’un mètre en une heure, d’où le nom d’Eau d’Heure ; le cours d’eau qui monte d’unmètre en une heure. De nombreux témoignages historiques rapportent des noyadesd’enfants surpris par ces changements de débits.L’étymologie historique se fonde sur la signification du mot Heure. Ce mot pour-rait être l’exemple d’un terme provenant de « aar », terme pré-celtique signifiantl’eau courante. On retrouve des exemples de l’utilisation de cette racine dans denombreuses rivières ou communes : l’Aar (Suisse), l’Eure et Loire (France), l’Our(Belgique)... Enfin, deux communes sur le tracé de l’Eau d’Heure y font aussi allu-sion : Ham-sur-Heure (le « hameau » sur l’Heure) et Cour-sur-Heure (le domaine surl’Heure)3.

3Du latin ancien courtis, le domaine.

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1.2.2 Description

Suite à la construction des barrages en amont du village de Silenrieux, l’Eaud’Heure a vu sa configuration initiale modifiée (cf. paragraphe 1.4). Actuellement,ce cours d’eau prend sa source dans les Fagnes, plus précisément dans le bois deCerfontaine à 4 km en amont du barrage de l’Eau d’Heure (Bassin de l’Eau d’Heureen amont des barrages. Figure 1.1.).

Fig. 1.1 – Bassins et réseaux hydrographiques de l’Eau d’Heure.

6

Comme nous l’avons précisé précédemment, l’Eau d’Heure fait partie intégrantedu sous-bassin de la Sambre, elle est non naviguable, d’une longueur de 35,55 km4

et ses affluents principaux sont la Thyria5, le Ruisseau d’Yves6, et dans une moindremesure le Ruisseau du Moulin7, et le Ruisseau du Fond des Bois8. La Figure 1.1représente une vue globale du bassin hydrographique de l’Eau d’Heure et de sesaffluents ; la Figure 1.2 correspond aux masses d’eau qui y sont associées.

Fig. 1.2 – Sous-bassin de la Sambre et masses d’eau qui y sont associées. Sourcecartographique : Ministère de la Région wallonne, 2005.

Au fil de son parcours, ce cours d’eau traverse 10 villages9 ; il passe ainsi des zonesnaturelles aux zones urbanisées10.

La rivière présente une dénivellation de 79 m11 entre Silenrieux (altitude de 180m au lieu-dit de Beaupont) et Marchienne-au-Pont (altitude de 101 m au lieu-ditMarchienne Zone). Cette valeur, divisée par la longueur du cours d’eau entre cesdeux points correspond à une pente moyenne de plus ou moins 2,1‰(cf. profil entravers de la Figure 2.11 au Chapitre 2).

4Distance mesurée sous Arcmap après digitalisation du lit principal de la rivière.5Confluence dans la commune de Thy le Château.6Confluence dans la commune de Walcourt.7Confluence à mi-chemin entre la commune de Cour-sur-Heure et d’Ham-sur-Heure.8Confluence à Pry.9Silenrieux, Walcourt, Pry lez Walcourt, Thy le Chateau, Berzée, Cour-sur-Heure, Jamioulx,

Mont-sur-Marchienne, Montigny-le-Tilleul et Marchienne au Pont.10C’est l’une des raisons supplémentaires qui rend ce cours d’eau si particulier (communication

personnelle de Pierre Gerard, CRNFB, 2007).11Calculée sur la base des plans terriers.

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La gestion de la rivière au niveau des aménagements et des entretiens est priseen charge par la Division de l’eau de la Direction générale des Ressources naturelleset de l’environnement (DGRNE) mais le Ministère wallon de l’équipement et destransports (MET) a lui aussi un rôle de gestion, notamment au niveau du contrôledes débits sortants en amont et au niveau des barrages à clapet présents sur le coursd’eau dont l’entretien leur incombe.

Ces petits barrages mobiles sont présents le long du parcours, d’aval en amont ;ils se situent à Montigny-le-Tilleul, Jamioulx, Ham-sur-Heure, Pry et Silenrieux. Laréalisation de ces barrages par le MET visait à réguler au mieux le débit entre l’amontet l’aval tout en procurant un maximum de sécurité aux riverains en cas de varia-tions importantes des débits. Ces ouvrages ont remplacé ou remplaceront les vieuxouvrages qui présentent un obstacle majeur à l’écoulement des eaux en cas de crues.

Les Figures 1.3 et 1.4, montrent respectivement l’ancien barrage à Biatrooz et lebarrage mobile actuel.

Fig. 1.3 – Ancien barrage de Biatrooz.Crédit photographique : image trouvéesur www.ebay.be, pas d’auteur connu etnon daté.

Fig. 1.4 – Barrage mobile actuel de Bi-atrooz.Crédit photographique : Hecq Benôıt,photo prise le 27/04/2007.

Le fonctionnement de ces barrages est de type « mécanique à contre-poids », leclapet s’abaissant ou se relevant en fonction de la force exercée par l’eau. Le clapetest donc relevé au maximum en période d’étiage, laissant passer un minimum d’eauet inversement en période de crue.Ces petits barrages servent principalement à (communication personnelle de PhilippeDierickx, MET, 2007) :

– maintenir le niveau de la rivière constant en amont de ces ouvrages, pour ali-menter des prises d’eau ou des ouvrages de dérivation,

– tamponner et diluer les eaux usées qui se déversent dans ces dérivations et quiconstituent des sources de mauvaises odeurs en période d’étiage12.

12L’installation récente d’un système d’égouttage et d’une station d’épuration à Beignée devraitpermettre de résoudre partiellement ce point.

8

.Notons enfin qu’aucune zone protégée n’est comprise actuellement dans le réseau

NATURA 2000 (cartographie interactive du portail cartographique de la Division dela nature et des forêts (DNF)).

1.2.3 Climatologie

Les températures moyennes annuelles sont modérées (plus ou moins 10 degrésCelsius) et les vents sont dominants de secteur sud-ouest et ouest. Les précipitationsannuelles oscillent entre 800 mm dans le nord du bassin et 900 mm dans le sud dubassin. La différence s’explique principalement par l’altitude qui est plus élevée dansla zone située au Sud (Ministère de la Région wallonne, 2005).

1.2.4 Géologie-Pédologie

Au niveau géologique, la première partie de l’Eau d’Heure est principalementconstituée de massifs schisto-gréseux du Primaire (Ministère de la Région wallonne,2005), ensuite elle passe dans une petite partie des calcaires du Primaire (retraverséelégèrement à Montigny-le-Tilleul), avant de retourner sur les massifs schisto-gréseux.Pour ce qui est de la pédologie, nous sommes face à des zones à fortes pentes jusqu’àla confluence avec la Thyria (quelques traces de ces fortes pentes sont encore visiblesdans la commune de Ham-sur-Heure) ; ensuite des sols limoneux peu caillouteux etmoins pentus.

1.2.5 Aspects piscicoles

D’après le Centre de Recherche de la Nature, des Forêts et du Bois du Ministèrede la Région wallonne à Gembloux (MRW-DGRNE), l’Eau d’Heure (masse d’eauSA11R) appartient à la zone à barbeau d’après la classification de Huet (1949).Suite à nos premiers calculs, nous avons remarqué que la situation de l’Eau d’Heuresur le graphique de Huet était à la limite entre la zone à barbeau et la zone à ombre.Nous avons donc décomposé la pente moyenne du cours d’eau en plusieurs zonesde pentes « homogènes » qui se différencient les unes des autres par une rupture depente13. Après analyse, 6 zones ont pu être identifiées. Nous avons ensuite calculé lalargeur moyenne du lit mineur de ces 6 zones à l’aide des plans terriers pour pouvoirappliquer nos résultats sur la Figure 1.5 des zones piscicoles de Huet.

13Pour cela, nous avons utilisé les résultats obtenus dans le cadre de l’analyse de pente du litmineur ( Figure 2.11 au point 2.5.1).

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Fig. 1.5 – Répartition des zones piscicoles en fonction de la pente et la largeur ducours d’eau, d’après Huet (1949). Le nom des poissons sur le graphique correspondà l’espèce dominante présente sur la portion de rivière et les numéros correspondentaux 6 zones de pentes homogènes déterminées sur le cours d’eau.

Sur cette figure, deux groupes sortent du lot : ils correspondent à la zone à ombrepour la partie amont de la sortie des barrages jusqu’à Pry, et à la zone à barbeaupour la partie en aval de Pry. Exception faite de la partie 5 qui se trouve dans la zoneà ombre et qui correspond à la portion de rivière située entre Beignée et Jamioulx(vallée encaissée). La Figure 1.6 permet de visualiser clairement les zones présentessur le terrain.

Fig. 1.6 – Répartition géographique des zones piscicoles de Huet sur l’Eau d’Heure

10

L’Eau d’Heure comprend un nombre relativement élevé de sociétés de pêche surson parcours : une pour chaque village traversé par la rivière. Même si une décisiondu Fonds Piscicole de Wallonie (24 juin 1991) interdit le déversement de truites Arc-en-ciel sur tout le territoire wallon, une dérogation est accordée aux sociétés de pêchepour effectuer des rempoissonnements sur fonds propres dans les cours d’eau situésau nord du sillon Sambre et Meuse et dans tous les cours d’eau du Hainaut (com-munication personnelle de Serge Wasterlain, 2007). Une étude sur les déversementsen Salmonidés dans les rivières du Hainaut au sud de la Sambre de 1984 à 1989(Delvingt et al., 1989) constatait que :

– « la densité de pêcheurs est très forte (jusqu’à 148 pêcheurs/ha à Ham-sur-Heure en 84-89),

– la biomasse moyenne déversée atteint généralement 2 à 6 fois la capacitéthéorique en Salmonidés du cours d’eau,

– les rivières étudiées, dont l’Eau d’Heure, pouvaient être assimilées à despêcheries en eaux publiques ».

1.2.6 Données biologiques

Le cadre de ce travail est l’étude de la qualité physique du cours d’eau. Plusieurscritères sont nécessaires pour atteindre le bon état écologique : biologique, chimiqueet physique. Il est donc intéressant d’évoquer ici, et de manière non exhaustive, lesrésultats biologiques relatifs à l’Eau d’Heure. C’est notamment la détermination etla classification des macroinvertébrés présents dans une rivière qui permettent d’enévaluer la qualité biologique.

En 1980, Mr Micha dressait la liste des niveaux de qualité biologique des eaux desurface dans l’arrondissement de Philippeville14. Pour le bassin de l’Eau d’Heure, dessignes nets d’eutrophisation étaient visibles partout, même si la situation semblaitmeilleure vers l’aval. Pour ce cours d’eau ainsi que pour ses deux affluents principaux(Ruissseau d’Yves et Thyria), il notait que la récupération par auto-épuration (débitsplus importants et dilution) était plus lente que pour d’autres cours d’eau. Il attri-buait cette différence à une densité de population plus élevée, une surface agricoleproportionnellement plus importante et la présence des barrages de l’Eau d’Heureen amont.

Ces résultats, montrent clairement une diminution des communautés d’inverté-brés polluo-sensibles de l’amont vers l’aval. Cela traduit le passage d’une pollutionfaible en amont à une pollution plus nette en aval.

14Site internet www.insektor.be, page consultée le 24/10/2007.

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Plus récemment, la carte de la qualitébiologique et écologique des cours d’eau aété établie (Vanden Bossche, 2005). Pourl’Eau d’Heure, 4 stations sont concernéesen aval des barrages (Station n° 4022à Silenrieux, 14526 à Berzée, 14527 àHam-sur-Heure et 4050 à Montigny-le-Tilleul). La Figure 1.7 représentela situation telle que révélée par lesprélèvements effectués entre 1990 et 2002sur l’Eau d’Heure. La qualité biologiqueest constituée de deux indicateurs : laqualité globale (qui intègre la qualité ETla diversité taxonomique) et le groupeindicateur (qui n’intègre que la qualité).La qualité globale est bonne de l’exutoiredes barrages jusqu’à Ham-sur-Heure(excepté une zone de qualité moyennedéterminée lors des dernières mesuresréalisées à hauteur de Walcourt), ensuite,elle devient moyenne. Notons que laqualité aval de la Thyria et des affluentsamont des barrages présentent une qua-lité moyenne à médiocre.

Fig. 1.7 – Evolution la qualité biologiqueet écologique des cours d’eau de Walloniede 1990 à 2002. Le premier carré corres-pond aux mesures réalisées entre 1990 et1996, le deuxième entre 1997 et 1999 etle troisième entre 2000 et 2002 (VandenBossche, 2005).

12

1.2.7 Statistiques

La densité de population du sous-bassin de la Sambre est de 355 hab/km2, ce quiest proche de la densité moyenne du pays (340 hab/km2) mais largement supérieurà la moyenne de la Région wallonne (200 hab/km2) (?). C’est aussi l’une des plusélevée au monde. On observe cependant une diminution marquée de la populationdes grandes villes au profit des villages en périphérie, notamment ceux de la valléede l’Eau d’Heure. Les activités humaines sont surtout centrées sur le secteur tertiaire(71% dont 44% pour le tertiaire marchand et 27,5% pour le tertiaire non marchand).Le secteur secondaire représente 21% et enfin le primaire 7,6% (Ministère de la Régionwallonne, 2005).

1.3 Identification des pressions anthropiques

Les points que nous décrivons dans cette section sont inspirés des résultats présentésdans « l’Etat des lieux du sous-bassin de la Sambre » (Ministère de la Région wal-lonne, 2005).

Comme nous l’avons précisé au point 1.2.2, l’Eau d’Heure se situe en zone péri-urbaine et traverse de nombreux villages qui exercent sur elle des nombreuses pres-sions. L’analyse suivante se base sur la masse d’eau SA11R (cf. Figure 1.2) telle quereprise dans l’état des lieux du sous-bassin de la Sambre.

1.3.1 Population

Les nombreux villages traversés ont une influence sur les cours d’eau. La popu-lation du sous-bassin de l’Eau d’Heure représente 9,2% de la population totale dusous-bassin de la Sambre pour 13,7% de sa superficie totale. La vie quotidienne decette population produit des eaux usées qu’il est nécessaire de traiter. Pour la zonede l’Eau d’Heure, le nombre d’EH (Equivalent Habitant15) est égal à 56.136 et lenombre d’EH traité est de 7.317 en 2004, ce qui ne représente que 13%.

1.3.2 Tourisme

Au niveau de la Région wallonne, ce sont les campings qui génèrent le plus d’EH.Excepté pour les barrages en amont (eutrophisation, caractère stagnant des eaux,...),le secteur du tourisme représente une pression peu importante en comparaison aveccelle des ménages.

1.3.3 Industries

Actuellement dans le sous-bassin de l’Eau d’Heure, il n’existe presque plus d’in-dustries en activité qui déversent des eaux usées industrielles. Ici aussi, comme pourla pression de type « tourisme », nous pouvons dire que la pression industrielle est

151 EH correspond, pour une consommation de 180l/jour et à l’apport de 60g de DBO5, 135g deDCO, 90g de MES, 10g d’azote Kdj et 2.2g de phosphore.

13

faible au regard de la pression de ménages. Nous pouvons toutefois remarquer que laprésence antérieure d’industries le long de l’Eau d’Heure (principalement des moulinset bien avant, des forges) a entrâıné la construction de barrages à niveau constantdont les traces sont encore visibles actuellement et qui génèrent encore aujourd’huiune pression importante sur la faune, en particulier les communautés piscicoles ducours d’eau.

1.3.4 Agriculture

Par rapport aux autres pressions, l’agriculture est une pression de type diffuse(non ponctuelle), car elle s’effectue sur l’ensemble du territoire par l’épandage d’in-trants sur certaines surfaces agricoles. Pour le sous-bassin de l’Eau d’Heure, l’agricul-ture représente une occupation des sols de 48,8% de la superficie totale. L’ensembledes fertilisants organiques et minéraux exerce une influence sur le cours d’eau qu’ilest important de considérer : le ruisselement et l’application de doses inadéquatesde nitrates entrâınent souvent des problèmes d’eutrophisation des rivières. Le phos-phore est l’élément le plus limitant de la production primaire dans l’eau ; il doit fairel’objet d’un suivi tout particulier.

1.3.5 Débit

La présence des barrages en amont du bassin perturbe le cycle hydrologique dela rivière par rapport à la variabilité naturelle saisonnière du régime hydrologique ducours d’eau. Les lâchers, ou les retenues, d’eau peuvent homogénéiser cette variabilité,de même ils peuvent entrâıner des effets de marnage qui peuvent être néfastes pourla faune aquatique (Ministère de la Région wallonne, 2005). Le débit « naissant »de la rivière à sa sortie des barrages est de 350 l/sec (communication personnelle deRoland Montoisy, Service de la Pêche, 2007). Ce seuil a été fixé entre autre par lesbesoins en eaux de la pisciculture CLIP située en aval de Silenrieux (communicationpersonnelle de Willy Pestiaux, MET, 2007).

1.3.6 Altérations morphologiques

Avec un secteur important situé en zone urbanisée, l’Eau d’Heure est soumiseà des altérations morphologiques. Le Tableau 1.2 résume l’importance des pressionsqui s’exercent sur le sous-bassin de l’Eau d’Heure (masses d’eau SA08R, SA09R,SA10R et SA11R correspondant respectivement au Ruisseau d’Yves, à la Thyria, auRuisseau du Moulin et à l’Eau d’Heure).

14

Tab. 1.2 – Importance des pressions sur les différentes masses d’eau du sous-bassinde l’Eau d’Heure. Source : Etat des lieux de la Sambre (Ministère de la Régionwallonne, 2005). - = pas de pressions mise en évidence, + = pressions faibles, ++ =modérées, +++ = fortes et ++++ = très fortes.Alt. Morpho. = Altérations morphologiques.

Massed’eau

Population Industrie Tourisme Agri Prisesd’eau

Alt. Mor-pho.

SA08R +++ + + +++ - -SA09R ++ - + ++ - -SA10R ++ - - ++ - ++SA11R +++ + + ++ ++ ++

1.4 Le complexe des barrages de l’Eau d’Heure

1.4.1 Historique

L’Eau d’Heure telle qu’elle se présente actuellement, n’est pas celle qui jadiss’écoulait naturellement de sa source jusqu’à sa confluence avec la Sambre.En effet, en 1964, le Directeur Général des Voies Hydrauliques, Eugène Valcke, abor-dait la problématique de l’eau en Belgique. Il était alors question d’agir rapidement etde proposer un programme de réalisations d’envergure. Suite à cela, le CommissariatRoyal au Problème de l’Eau (CRPE) fut créé. Ses missions principales étaient de sou-mettre au gouvernement des mesures propres à assurer (MET - Direction Généraledes Voies Hydrauliques, 1997) :

– « une mobilisation des ressources en eau suffisante pour faire face à des besoinscroissants, dans des conditions aussi économiques que possible et sans perdrede vue le respect dû aux beautés naturelles du pays »,

– « l’utilisation rationnelle de ces ressources ».

Le rapport final du CRPE, rendu le 28 février 1969, intégrait la construction desbarrages de l’Eau d’Heure.

Les prospections en matière de barrages se sont orientées dès le début vers lebassin hydrographique de la Sambre. En effet, il était nécessaire de maintenir undébit minimum pour la Sambre (pour assurer la navigation) suite à la modernisationdu canal Charleroi-Bruxelles. Ce canal est alimenté par pompage dans la Sambreet l’augmentation de la taille des écluses (dûe à l’accroissement de la capacité despéniches) nécessitait une augmentation de sa consommation en eau.

Un élément supplémentaire s’est ajouté en faveur de la construction des ces bar-rages ; durant la période estivale, il était fréquent que le débit de la Sambre tombeen desous du mètre cube par seconde. Ce débit aussi faible en zone fortement indus-trialisée et urbanisée entrâınait irrémédiablement une hausse de la température de

15

l’eau16 qui pouvait compromettre son usage industriel17.

Le rôle de ces barrages était donc double (MET - Direction Générale des VoiesHydrauliques, 1997) :

– faire face aux prélèvements plus importants du canal Charleroi-Bruxelles,– soutenir le débit d’étiage de la Sambre à Charleroi.

En Belgique, seuls les affluents de la rive droite de la Sambre étaient aptes à lacréation des barrages. Avec des besoins en eau de 25 millions de mètres cubes, seulel’Eau d’Heure présentait de telles possibilités. Même si plusieurs agglomérations ainsiqu’une ligne de chemin de fer se situaient sur la zone d’implantation, il a été décidéd’instaurer les retenues entre Silenrieux et Cerfontaine.

1.4.2 Révision de la capacité maximale des barrages

La capacité du barrage de l’Eau d’Heure fut limitée à 17 millions de mètres cubesafin d’éviter qu’une partie du village de Cerfontaine ne soit inondée en cas de situa-tion exceptionnelle. Mais des études ont mis en avant la nécessité d’avoir une réserveen eau utile de 48,75 millions de mètres cubes afin de faire face à plusieurs annéesconsécutives de sécheresse. Cela explique la construction d’un deuxième barrage (lebarrage de la plate Taille) à Boussu-lez-Walcourt. Mais les conditions topographiquesne rendaient pas possible le transfert d’eau du barrage de la Plate Taille (altitudesupérieure) à celui de l’Eau d’Heure. Un système de pompe a donc été mis en placeafin de contrer cette différence de niveau18(MET - Direction Générale des Voies Hy-drauliques, 1997).

Le remplissage des lacs a débuté le 23 mars 1977 ; en septembre 1977 il étaitpossible de débuter celui de la Plate Taille et enfin, le 4 février 1980 la capacitémaximale du complexe était atteinte. Cette date marque aussi le début d’une nouvelleétape dans la vie du cours d’eau qui est devenu dépendant des barrages présents enamont.

Comme le montre la Figure 1.8, les barrages de la Plate Taille et de l’Eau d’Heureprésentaient des conditions intéressantes à l’implantation d’une centrale de pompageet de production d’électricité (différence de niveau de près de 45 m une fois remplis).Le bénéfice provient de la différence de coût entre l’énergie utilisée pour le pompagequand elle est le moins cher (la nuit, en rouge sur la figure) et l’énergie produitepar la turbine lorsque la demande est forte et donc que son prix est élevé (le jour,en vert sur la figure). Ce sont principalement les frais d’investissements réduits et laprésence d’une zone de consommation importante (Charleroi) qui ont rendu possiblela construction de cette centrale hydroélectrique. Notons qu’à la sortie du barrage

16L’eau pouvait atteindre en été une température de 30° Celsius.17Les hautes températures altèrent les qualités physico-chimiques de l’eau.18L’énergie servant à pomper cette eau provient en partie de l’énergie produite lors du passage

de l’eau au travers des turbines durant les lâchers vers la rivière de l’Eau d’Heure.

16

de l’Eau d’Heure, il y a aussi production d’électricité. C’est la turbine présente à cetendroit, qui donne « naissance »à l’Eau d’Heure

Fig. 1.8 – Représentation schématique des différents barrages.

1.4.3 Variations annuelles de la capacité totale des barrages

Le fonctionnement des barrages et la variation de leur capacité totale (et de leurhauteur d’eau), hors pré-barrages, est illustré aux Figures 1.9 et 1.10

Fig. 1.9 – Evolution annuelle de la capacité des barrages entre 2001 et 2007. Source :Willy Pestiaux, MET, 2007.

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La Figure 1.9 présente l’évolution annuelle de la capacité des barrages. Elle oscilleentre 70 et 80 millions de m3. La courbe verte, est une courbe modélisée 19 quicorrespond à l’objectif de gestion optimal pour les barrages. Il appartient donc augestionnaire de gérer la capacité de ces barrages de manière à se rapprocher au plus dela situation « idéale » représentée par la courbe verte. A l’entrée de l’hiver (période oùles précipitations sont les plus importantes), il faut que la capacité des barrages soitau niveau le plus bas, de manière à tamponner et à retenir une partie importante desprécipitations. Cela permet de retenir une petite partie des précipitations qui auraitpu entrâıner des phénomènes de crues en aval. En été, au contraire, il est primmordialque les barrages atteignent leur capacité maximale, de manière à pouvoir soutenirle débit d’étiage de la Sambre (et indirectement du canal Charleroi-Bruxelles) et dela Meuse20. Cette situation idéale n’est pas toujours facile à obtenir. Comme nousl’observons pour l’année 2003, le débit d’étiage de la Sambre a nécessité un apporttrès important d’eau en provenance des barrages et le déficit encourru n’a pu êtrecouvert par les précipitations hivernales 2003-2004. La situation n’est revenue à lanormale qu’en 2007.

Fig. 1.10 – Variations des hauteurs d’eau pour le lac de l’Eau d’Heure et le lac dela Plate-Taille au cours de l’année 2006. Source : Willy Pestiaux, MET, 2007.

19Calculée sur la base d’une simulation du débit de soutien d’étiage, de la superposition descourbes relatives à plusieurs années et des courbes de capacités nécessaires au soutien de l’étiage(communication personnelle de Willy Pestiaux, MET, 2007).

20Tous les trois ans, toutes les écluses de le Meuse sont ouvertes pour pouvoir réparer les berges.Quand on les relève il faut pouvoir remplir rapidement tous les biefs. Les lâchers via l’Eau d’Heureet la Sambre permettent d’y arriver.

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La Figure 1.10 présente la variation des hauteurs d’eau pour le lac de l’Eaud’Heure et celui de la Plate Taille. Le lac de l’Eau d’Heure présente une hauteurd’eau plus ou moins constante tout au long de l’année. Seul le lac de la Plate Taille,le plus grand des lacs, présente une courbe saisonnière. Les quelques petites varia-tions de hauteur observées (la hauteur varie entre 202 et 208,4 m) correspondentaux transferts des volumes d’eau entre les deux lacs, nécessaires à la productiond’électricité. Il est intéressant de remarquer que quand le niveau de la Plate Tailledescend de 2 m, celui de l’Eau d’Heure augmente de 5 m (ce phénomène s’expliquepar le volume plus grand du lac de la Plate Taille). De même, la capacité nécessaireau soutien du débit d’étiage de la Sambre se situe dans les 20 mètres supérieurs du lacde la Plate Taille lorsque celui-ci est atteint sa capacité « normale » (communicationpersonnelle de Willy Pestiaux, MET, 2007).

1.5 Risque de non atteinte du bon état

D’ici 2015, et selon les exigences de la Directive-cadre sur l’eau, les Etats-membresdoivent atteindre le bon état écologique de leurs masses d’eau de surface naturelles.

Il est possible que certaines masses d’eau, suite à de nouvelles pressions par exemple,ne puissent pas atteindre ce bon état. Une classification par l’Administration wal-lonne (Division de l’Eau) des cours d’eau dits « à risque » ou « non à risque » permetd’orienter les travaux et les plans de gestion futurs à l’échelle du district ou du sousbassin. La Directive prévoit également une classe « doute » qui concerne les coursd’eau dont les données, insuffisantes ne permettent pas de se prononcer de manièrefiable sur l’état de la masse d’eau.

En Région wallonne, l’évaluation du risque se base sur deux éléments (Ministèrede la Région wallonne, 2005) :

– la situation présente : pour évaluer la situation actuelle, il est obligatoire deprocéder à plusieurs inventaires pour dresser un état des lieux complet. Cetteétape nécessite l’acquisition de nombreuses données : pressions de pollution,hydromorphologie (objectif premier de ce mémoire), IBGN (Indice BiotiqueGlobal Normalisé), IPS (Indice diatomées), IBIP (Indice Biologique d’IntégritéPiscicole),...

– la situation future (2015) : pour mener à bien cette prédiction, on se base surl’évolution des activités anthropiques au niveau de la population (augmentationde la population et augmentation de l’épuration), des industries (diminutiondes rejets et BAT-Application du principe Best Available Technology) et del’agriculture (diminution du cheptel bovin et conformité des cuves de stockagedu lizier).

Ces deux étapes ont été réalisées pour l’ensemble des masses d’eau du sous-bassinde la Sambre. D’après les analyses et les projections de la Région wallonne, l’Eau

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d’Heure (masse d’eau SA11R) est classée A RISQUE et ne devrait pas atteindre lebon état écologique d’ici 2015. C’est-à-dire qu’au moins un des éléments de la qualité(biologique, chimique, physique) présente un risque de non atteinte du bon état d’ici2015. Il s’agit de la qualité du cycle hydrologique de l’Eau d’Heure (qui appartientà la qualité physique), perturbée par la présence des barrages en amont.

1.6 Hydrologie et débits

Il est intéressant de se pencher sur les débits de l’Eau d’Heure. Pour caractériserau mieux ce débit nous présenterons les valeurs en amont (sortie des barrages, cf.Tableau 1.3) et en aval (Marchienne-au-Pont, cf Tableau 1.4) enregistrées par lesstations du SETHY entre 1991 et 2001.

Tab. 1.3 – Débits caractéristiques aupoint de sortie des barrages en m3/secentre 1992 et 2001 (Qm = Qmédian etMod = module). Source des données : SE-THY - MRW

Année Qm Mod1992 0.25 0.371993 0.35 0.701994 0.56 1.241995 1.14 1.581996 0.42 0.671997 0.35 0.641998 0.36 1.091999 0.37 0.752000 1.09 1.252001 0.95 1.40

Tab. 1.4 – Débits caractéristiques àMarchienne-au-Pont en m3/sec entre1992 et 2001 (Qm = Qmédian et Mod= module, DCE = débit caractéristiqued’étiage et DCC = débit caractéristiquede crue). Source des données : SETHY -MRW

Année Qm Mod DCE DCC1992 2.2 3.1 1.4 9.21993 1.9 3.8 1.2 20.81994 2.5 4.1 1.4 16.91995 2.6 5.1 1.2 18.21996 1.7 2.4 1.0 7.01997 1.9 2.5 1.2 6.81998 2.3 3.9 1.2 11.41999 2.2 4.0 1.3 15.22000 4.0 4.6 1.6 9.62001 4.2 6.0 1.8 16.6

Le débit de l’Eau d’Heure est en grande partie artificiel, en effet, il est lié auxlâchers effectués en amont. Nous avons comparé les débits de trois masses d’eaudifférentes :

1. L’Eau d’Heure

2. Le Ruisseau d’Yves

3. La Thyria

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Comme le débit de l’Eau d’Heure est régulé par les demandes en aval (Sambre,Canal et/ou Meuse) ou en amont (travaux sur les bords des barrages par exemple),il était intéressant d’observer dans quelle mesure une part du débit de l’Eau d’Heureétait d’origine « artificielle ». Pour cela, nous avons utilisé les données du SETHYpour les trois masses d’eau. Nous avons additionné les débits du Ruisseau d’Yves etde la Thyria pour faciliter l’analyse des graphes obtenus.Même si les valeurs de débits ne sont pas comparables, les formes prises par lescourbes le sont. En effet, lors d’un épisode de précipitations importantes (en sup-posant que les quantités précipitées soient plus ou moins les mêmes dans un rayonde plusieurs dizaines de kilomètres), nous pouvons supposer que les pics de crue dechaque masse d’eau seront localisés au même moment dans le temps. C’est bien ceque nous observons sur ces graphiques. De plus, les lâchers d’eaux dûs aux barragesdevraient ressortir sur ces graphiques et devraient différer des pics de crue tant parleur forme que par leur position dans le temps.

Nous avons isolé deux années sur les Figures 1.11 et 1.12 :

– L’année 1999 : le cercle rouge met en évidence la présence d’un lâcher artificieldû aux barrages. La forme prise par ce lâcher sur le graphe des débits se ca-ractérise par un rectangle et non un pic triangulaire caractéristique des pics decrue. De plus, pour le Ruisseau d’Yves et la Thyria cumulés, nous n’observonspas de changement d’allure de leur courbe.

– L’année 2003 : pour cette année, nous avons mis en évidence la situationprécédemment évoquée dans la section relative aux variations des capacités deniveau des barrages durant l’année 2003. Durant cette année, pour soutenirle débit d’étiage de la Sambre, d’importantes quantités d’eau ont été lâchées ;c’est bien ce que nous observons sur ce graphique.

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Fig. 1.11 – Débits journaliers en m3/sec observés pour l’année 1999 pour l’Eaud’Heure (en bleu) et le ruisseau d’Yves et la Thyria cumulés (en bordeau). Sourcedes données : SETHY.

Fig. 1.12 – Débits journaliers en m3/sec observés pour l’année 2003 pour l’Eaud’Heure (en bleu) et le ruisseau d’Yves et la Thyria cumulés (en bordeau). Sourcedes données : SETHY.

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Au travers de ce chapitre, nous avons tenté de décrire au mieux le sous-bassinde l’Eau d’Heure. Nous y sommes arrivés à l’aide des données récoltées grâce à denombreux entretiens et sources bibliographiques. La mise en forme de ces donnéeset leur présentation nous ont permis de dresser l’état des lieux du cours d’eau et del’environnement qui l’entoure. Et cela, tant du point de vue de son écosystème quedes facteurs extérieurs qui exercent sur lui une pression importante. Nous l’avons vu,cette rivière se caractérise par son aspect « anthropisé » : la présence des barragesen amont, la présence continue du chemin de fer et la traversée de nombreux villagessont autant de facteurs responsables de cette caractérisation. Il est intéressant de sedemander dans quelle mesure la présence de ces éléments, a priori néfastes, altère laqualité globale ou écologique du cours d’eau. C’est justement le but de ce travail.

Après la description de l’Eau d’Heure, le chapitre suivant concerne la méthodo-logie que nous avons utilisée dans le cadre de ce travail pour évaluer et quantifier leniveau d’altération du cours d’eau par rapport à son état de référence (= son étatnaturel). Enfin, l’analyse des données fournies par cette méthode nous permettrad’identifier les causes responsables de cette dégradation.

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Chapitre 2

Matériels et méthodes

2.1 Choix de la méthode

De manière à répondre positivement aux obligations de la Directive, plusieursnouveaux outils ont été développés au niveau européen. Pour la composante phy-sique de l’évaluation de l’état des masses d’eau, les méthodes développées permettentd’évaluer de manière efficace la qualité physique des cours d’eau pour pouvoir mettresur pied, au niveau national, des plans de gestion et d’amélioration des cours d’eauet de leur écosystème. QUALPHY est l’une de ces méthodes, développée en Francepar l’Agence Rhin-Meuse, qui permet de dresser un état des lieux tel que celui exigépar la Directive.

L’utilisation de cette méthode dans le présent travail plutôt qu’une autre a été mo-tivée par trois éléments :

– cette méthode est largement utilisée en France par l’Office National des Forêts(ONF) pour le compte de l’Agence Rhin-Meuse et les directions régionales del’environnement car c’est une démarche visant à mettre au point un outil objec-tif, rigoureux et reproductible de l’évaluation physique des cours d’eau (DIRENet al., 2002). Entre 1996 et 2004, plus de 4000 km de cours d’eau ont ainsi étécaractérisés (Brignon, 2004),

– en Région wallonne, cette méthode est utilisée pour répondre aux obligationsde la Directive,

– elle a été adaptée à l’ensemble des masses d’eau définies en Région wallonne(Guyon et al., 2005)21.

21C’est la Fondation Universitaire Luxembourgeoise qui s’est intéressée la première dès le débutdes années 90. Cette étape déterminante a pu se réaliser grâce à un rapprochement et une collabo-ration très étroite avec l’Agence de l’Eau Rhin-Meuse (France), pionnière dans ce domaine (Guyonet al., 2005).

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L’outil QUALPHY a été appliqué à l’ensemble des masses d’eau wallonnes en2004 selon un protocole simplifié. En effet, au niveau de la Région wallonne, il étaitnécessaire de développer un système d’évaluation de la qualité physique des coursd’eau (SEQ) utilisable par la DGRNE pour qu’elle puisse répondre aux impératifsde la Directive Cadre Eau dans les délais impartis. De plus, ce système devait êtrepratique, financièrement réalisable et techniquement possible (Guyon et al., 2005).La réalisation de ce protocole simplifié est basée principalement sur l’utilisation d’unsystème d’ information géographique (SIG), l’échantillonnage d’un tiers des massesd’eau en Région wallonne et l’extrapolation de ces résultats à l’ensemble des massesd’eau. Dans le cadre de ce mémoire, nous avons utilisé le protocole complet.

Enfin, depuis 2004 (France), ce protocole est utilisé pour évaluer l’impact desopérations de restauration ou d’aménagement sur la qualité hydromorphologique ducours d’eau. Cette méthode est donc capable de fournir une évaluation de l’efficacitédes différentes mesures appliquées sur le cours d’eau sur la base d’une évolution del’indice de sa qualité physique (Brignon, 2004).

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2.2 La méthode QUALPHY

L’outil QUALPHY et les indices qui y sont associés permettent d’évaluer la qua-lité physique du cours d’eau. Il fait référence au fonctionnement et à la dynamiquenaturelle du cours d’eau (DIREN Lorraine et Agence de l’Eau Rhin Meuse, 1999).L’application et l’utilisation de l’outil QUALPHY s’effectue en plusieurs phases quenous détaillerons successivement dans la suite de ce mémoire :

1. La typologie : nécessité de définir la ou les typologies du cours d’eau enrapport avec son fonctionnement et sa dynamique pour comparer le cours d’eauà son type géomorphologique de référence (section 2.3).

2. Le découpage : consiste en une sectorisation du cours d’eau en tronçons etensuite en segments homogènes sur la base de critères géomorphologiques etanthropiques (section 2.4).

3. L’inventaire : correspond aux visites de terrain. Pour chaque tronçon déter-miné il faut renseigner sur la fiche les 40 paramètres importants observés sur leterrain qui permettent de décrire le lit mineur, majeur et les berges (sections2.5 et 2.6).

4. Le traitement informatique : utilisation du logiciel QUALPHY qui traiteles données issues de l’inventaire selon une pondération des critères d’évaluationrelative à la classification typologique (section 4.7).

Le résultat des quatres premières étapes donne au final des valeurs d’indices qui nousrenseignent sur l’état de dégradation de l’ensemble des tronçons par rapport à leurtype géomorphologique de référence.

Un indice proche de 0 correspond à un état de dégradation très élevé et au contraireun indice proche de 100 correspond à un état de dégradation quasi nul. A leur tour,ces valeurs d’indices serviront de référence pour guider le choix des aménagementsou des restaurations par les organismes concernés et impliqués dans la gestion ducours d’eau.

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2.3 La typologie

2.3.1 Principe général

Définition :

La typologie est la science de l’élaboration des types facilitant l’analyse d’uneréalité complexe et la classification (Rey-Debove et Rey, 1995).

La typologie permet une classification des différents types ainsi qu’une comparaisonentre ces différents types.

Classification

Comme nous l’avons mentionné au point 2.2, il est nécessaire de pouvoir comparerle cours d’eau actuel à ce qu’il devrait être naturellement. C’est cette comparaisonqui permet d’évaluer l’état de dégradation du cours d’eau. La typologie des coursd’eau telle que celle développée par l’Agence de l’eau Rhin-Meuse permet cette com-paraison, elle associe à tout cours d’eau une typologie déterminée en fonction desparamètres physiques qui lui sont propres (géologie, géomorphologie, hydraulique...)(DIREN Bas-Rhin et Agence de l’Eau Rhin Meuse, 1999). Elle regroupe dans unmême type les cours d’eau qui présentent les mêmes caractéristiques et dans d’autrestypes ceux qui présentent des caractéristiques physiques complètement différentes.Pour évaluer correctement la qualité physique des cours d’eau, il est nécessaire dequantifier différemment les paramètres d’évaluation en fonction de la typologie rete-nue.

Comparaison

Pour pouvoir estimer le degré d’altération des cours d’eau en fonction de la typologiedéfinie, il est nécessaire d’établir un système de pondération. Les paramètres qui per-mettent de déterminer les différents éléments de la typologie affectent différemmentun cours d’eau en fonction de sa typologie. Ainsi, l’altération d’un ou de plusieurscompartiments du cours d’eau s’évalue selon la typologie définie pour ce cours d’eau.A titre d’exemple, citons le lit majeur (zone historiquement inondable du coursd’eau) qui a plus d’importance pour un cours d’eau de plaine que pour un coursd’eau de montagne. Dans ce cas, le poids « lit majeur » aura plus d’importance dansl’évaluation de l’altération du cours d’eau de plaine que celui de montagne.

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L’élaboration de la typologie se base principalement sur la dynamique et le fonc-tionnement naturel des cours d’eau. Elle se fonde sur trois critères de classification(Cogels et al., 2004) :

– l’énergie : liée au fonctionnement du cours d’eau, elle dépend de ses ca-ractéristiques (pentes, largeurs, ...),

– la géologie : facilite ou non l’érosion par le cours d’eau,

– la forme du fond de la vallée : en relation avec la présence d’un lit majeurconséquent ou absent.

Ces trois critères ont permis d’identifier 7 types majeurs de cours d’eau (7 types defonctionnement fluviaux (DIREN et al., 2002)) dans lesquels se retrouvent la majoritédes cours d’eau du bassin Rhin-Meuse :

T1 : cours d’eau et torrents de montagneT2 : cours d’eau de moyenne montagneT3 : cours d’eau de piémontT4 : cours d’eau des côtes calcaires et marno-calcairesT5 : cours d’eau méandreux des plateaux calcairesT6 : cours d’eau des plaines argilo-limoneusesT7 : cours d’eau phréatiques

Ultérieurement, plusieurs sous-types ont été déterminés pour compléter la typo-logie principale et correspondre au mieux à la réalité rencontrée sur le terrain22. EnFrance, il existe deux typologies : la typologie QUALPHY et la typologie nationale.Cette dernière, plus diversifiée correspond à la typologie utilisée par la méthodeSEQ-Physique23.

2.3.2 Adaptation à la Région wallonne

Les principaux types définis pour les cours d’eau du bassin Rhin-Meuse ne sontpas adaptables tels quels à la Région wallonne ; une typologie propre à la Régionwallonne a donc été définie. Pour pouvoir utiliser la méthodologie française et le lo-giciel de traitement des données qui l’accompagne Cogels et al., ont établi un systèmede correspondance entre la typologie française et la nouvelle typologie wallonne. Letableau reprenant la correspondance typologique France-Région wallonne est reprisà l’Annexe B.

22Il faut aussi accepter une certaine variabilité intrinsèque au sein de chaque type en admettantque le fonctionnement dynamique des cours d’eau appartenant au même type reste globalementle même.

23Autre méthode d’évaluation de la qualité physique des cours d’eau qui intègre plus de compo-santes que la méthode QUALPHY mais que nous n’avons pas utilisée car nous ne disposions pasde l’information nécessaire et de plus, cette méthode n’est pas aussi généralisée que la méthodeQUALPHY

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2.3.3 Typologie de l’Eau d’Heure

Typologie théorique

Comme mentionné au point 2.1, la typologie de l’ensemble des cours d’eau wallonsa été déterminée en 2004-2005 sur la base d’une extrapolation des résultats obtenussur un nombre limité de cours d’eau. En ce qui concerne l’Eau d’Heure, deux typesprincipaux ont été identifiés (Cogels et al., 2004) :

– Partie amont (de Silenrieux à Beignée) : cours d’eau à énergie moyenneà faible des vallées de côtes schisteuses (type 3).

– Partie aval (de Beignée à Marchienne-au-Pont) : cours d’eau à énergiemoyenne à faible des côtes calcaires et/ou schisteuses et crayeuses (type 4).

La détermination d’une ou des typologies relatives aux cours d’eau est d’uneimportance capitale pour les étapes ultérieures de l’utilisation de l’outil QUALPHY.Comme nous l’avons précisé au point 2.3.1, c’est le système de pondération quiattribue un poids différent à chaque paramètre de la rivière en fonction de la typologieassociée à cette rivière. Une erreur dans l’association de cette typologie entrâıneraitdes erreurs sur les résultats qui ne correspondraient pas à la réalité présente sur leterrain. Dans un souci de démarche scientifique, nous avons repris tous les paramètresnécessaires à la détermination d’une typologie (forme du fond de la vallée, pentedu lit mineur, faciès d’écoulement, dynamique de la rivière,...) afin d’observer si latypologie obtenue par le biais de l’extrapolation (Cogels et al., 2004) correspondaità celle déterminée par nos paramètres et nos visites sur le terrain.

Typologie « pratique »

Après analyse des différents paramètres utiles à la détermination de la typologiedu cours d’eau et après discussion et réflexion avec Mr Guyon, nous sommes arrivésà un résultat légèrement différent de celui obtenu par l’extrapolation théorique. Lamorphologie et les faciès d’écoulement de la rivière présentent une telle diversité,qu’il a été nécessaire de déterminer un type supplémentaire dans la partie amont.

La délimitation de ce nouveau type (type 2) par rapport au type T3, s’est justifiéepar les critères suivants :

– pente des versants plus forte,– forme de la vallée beaucoup plus encaissée,– lithologie différente (dépôts sur forte pente),– importance du cours d’eau (changement dans l’ordre de Strahler lors du passage

du type 2 au type 3),– pente du lit mineur plus forte ( 3,7‰24).

24La correspondance théorique des classes de pente relatives au type 2 sont supérieures à 5‰,mais dans ce cas-ci, cette excepion se justifie principalement par les autres critères.

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En plus de ces éléments technico-scientifiques, c’est aussi le témoignage d’ancienshabitants quant à la morphologie historique de la rivière (avant la construction desbarrages et de la nationale qui borde la rivière sur sa partie amont) et la consultationde photos historiques qui nous ont conforté dans la détermination d’une nouvelle ty-pologie25. Tous ces éléments ont conduit à la détermination du type 2 en amont dutype 3 de l’exutoire des barrages au village de Walcourt (cf. Figure 2.4).

Caractéristiques des types définis et faciès d’écoulement.

Les éléments suivants reprennent les caractéristiques principales que nous avonsretrouvées lors de nos sorties sur le terrain et lors de notre travail d’analyse ; ellescorrespondent aux caractéristiques typologiques théoriques (Agence de l’Eau Rhin-Meuse, 1998).

Partie amont

Situation géographique : de la sortie des barrages à la fin des berges artificialiséesen aval de la moyenne surface commerciale de Walcourt (cf. Figure 2.4).Descrition : cette zone correspond au type 2 caractéristique des cours d’eau desvallées en U à énergie moyenne à forte. La vallée présente un fond alluvial et prendcette forme caractéristique en U, le lit majeur est occupé par des pâturages et lesubstrat est majoritairement constitué de cailloux grossiers (0 à 20 cm). Lesécoulements observés le long de cette partie sont de type radiers ou plats courants(cf. Figure 2.1).

Partie intermédiaire

Situation géographique : de Walcourt au lieu dit « Le Laminoir » à Jamioulx (cf.Figure 2.4).Description : ce linéaire correspond au type 3S dans lequel se retrouvent les coursd’eau des côtes schisteuses à énergie moyenne à faible. Ce type est caractérisé pardes pentes moyennes à faibles et une activité morphodynamique généralementfaible (le faciès d’écoulement dominant est le plat courant (cf. Figure 2.2) oumouille/radier). Les vallées sont généralement de type fermé en forme de U ou de Vsur schistes et phyllades ou sur calcaires et calco-schistes. Des prairies et/oupâtures occupaient généralement le fond de vallée alors que des forêts de feuilluscolonisaient généralement les versants souvent forts escarpés.

25C’est peut-être cet élément historique, non utilisé dans la méthode d’extrapolation, qui n’a paspermis de mettre en évidence ce type 2.

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Partie aval

Situation géographique : de Jamioulx à la confluence avec la Sambre (cf. Figure2.4).Descritpion : cette zone correspond au type 4 caractéristique des cours d’eau desbasses vallées schisteuses ou calcaires à énergie moyenne à faible (cf. Figure 2.3).Les vallées sont assez larges mais bordées par des versants aux pentes prononcéessur craies, calcaires et/ou schistes. Les méandres sont généralement peu tortueux etles annexes hydrauliques étaient présentes dans le passé.

Les Figures 2.1, 2.2 et 2.3 illustrent la situation présente dans les trois zonesconcernées.

Fig. 2.1 – Zone correspondant au type 2(limite entre Walcourt et Silenrieux).

Fig. 2.2 – Zone correspondant au type 3S(Cour-sur-Heure).

Fig. 2.3 – Zone correspondant au type 4 (Jamioulx)

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La figure suivante représente la localisation et la longueur des trois types déter-minés.

Fig. 2.4 – Localisation spatiale des trois types présents sur l’Eau d’Heure.

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Comme nous l’avons dit au point 2.3.1, la définition d’une typologie permetd’évaluer l’importance relative des trois compartiments principaux (lit majeur, bergeset lit mineur). A titre d’exemple, le Tableau 2.1 présente la pondération différentielledes trois compartiments principaux pour les trois types présents sur l’Eau d’Heure.Dans ce tableau, nous observons bien une plus grande importance pour le lit majeurdu type T4 plutôt que du type T2. Le lit majeur a le plus d’importance là où il estle plus présent, ce qui est bien le cas pour le type T4.

Tab. 2.1 – Importance relative en pourcent des 3 compartiments principaux du coursd’eau en fonction de la typologie présente (Cogels et al., 2004).

T2 T3 T4Lit majeur 15 20 41Berges 29 28 19Lit mineur 57 53 42

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2.4 Principes de base et méthode de découpage

2.4.1 Généralités

Dans le cadre de la méthodologie QUALPHY, l’évaluation de la qualité hydro-morphologique d’un cours d’eau se fait au niveau de plusieurs unités élémentairesde mesure. Ces unités correspondent à des segments qui appartiennent eux-mêmesà des tronçons plus longs. Le découpage du cours d’eau, qui se base principalementsur le recoupement d’informations bibliographiques et cartographiques, permet dedélimiter des zones d’étude homogènes. Le découpage s’effectue en deux étapes :

1. Un premier découpage en tronçons : basé sur les principales caractéristiquesgéomorphologiques du cours d’eau (territoires écologiques, ordre de Strah-ler, lithologie, lit majeur, sinuosité, pente des versants, lit mineur et pente dulit). Elle permettent de déterminer des zones homogènes au niveau du fonc-tionnement naturel du cours d’eau.

2. Un second découpage en segments : qui repose sur les modifications anthro-piques qui modifient le cours d’eau (berges, rectification du lit mineur, occu-pation du sol et obstacles à la libre circulation des poissons). Il correspond àtoute influence ou modification d’origine anthropique sur le cours d’eau. C’estau niveau des segments que seront effectués les relevés de terrain.

Les tronçons et les segments sont des entités homogènes à l’intérieur du coursd’eau, c’est-à-dire qu’ils correspondent à des zones dont les caractéristiques (an-thropiques, dynamiques et morphologiques) sont identiques sur l’entièreté de leurslongueurs. Il est nécessaire d’envisager la détermination d’un nouveau tronçon oud’un nouveau segment lorsqu’il n’y a plus homogénéité des caractéristiques qui assu-raient l’existence de ces unités. L’utilisation des données bibliographiques et carto-graphiques doit impérativement être accompagnée de plusieurs visites sur le terrain ;les cartes ne reflètent que trop peu souvent la réalité effectivement présente sur leterrain.

2.4.2 Longueur des tronçons et des segments

Lors des étapes successives du découpage en tronçons puis en segments, il estutile de savoir à quelle échelle travailler. Quelle est la distance minimale utile et àpartir de quelle distance maximale le découpage n’a-t’il plus de sens ? C’est ce quenous allons décrire ci-après.

Tronçons

La notice d’utilisation de l’outil QUALPHY (Agence de l’Eau Rhin-Meuse, 2000)fixe la taille moyenne et maximale des tronçons à délimiter. La taille moyenne doitse situer aux alentours de 3 km et la taille maximale ne peut dépasser 10 km ; cettetaille peut être inférieure à 3 km, mais il est nécessaire que des critères irréprochablesjustifient ce choix. Dans la procédure de découpage en tronçons, n

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