Le débit résiduel: une question de survie

Souvent, la quasi-totalité du débit est acheminée vers des galeries ou des conduites, passe par des turbines et n’est restituée au lit de la rivière qu’en aval. Le tronçon entre le prélèvement et la restitution est appelé tronçon à débit résiduel. Il peut être entièrement asséché par le captage. Sans eau en quantité suffisante, les poissons, les plantes et les micro-organismes perdent leur habitat.

Le calcul du débit résiduel se base sur le débit naturel d’un cours d’eau. Le débit est la quantité d’eau qui s’écoule par seconde à un endroit donné. Cette quantité est soumise à des variations saisonnières et à court terme. Il peut pleuvoir à verse, la neige peut fondre, des périodes de sécheresse peuvent s’installer, les précipitations se raréfier... Le débit résiduel est basé sur la base de détermination du débit Q347.

Cela signifie:

• Q347 est le débit d’un cours d’eau qui est au moins atteint ou dépassé 347 jours par an.
• Le débit n’y est inférieur que 18 jours par an.

Le Q347 décrit donc un niveau d’eau très bas. Le débit résiduel est désormais calculé sur la base du débit Q347 (en l/s ou m³/s). Ainsi, seule une modeste quantité d’eau maintient le cours d’eau lorsque les débits résiduels légaux sont appliqués.
Divers critères d’exception (Loi sur la protection des eaux, art. 32) permettent de réduire les débits résiduels minimaux à un niveau encore plus faible que le minimum écologique. Afin d’obtenir une éventuelle augmentation des débits résiduels minimaux (LPE, art. 33), d’autres facteurs, comme l’importance du cours d’eau en tant qu’habitat, doivent intervenir dans la pesée des intérêts liés au prélèvement. Ces prescriptions s’appuient sur les exigences minimales des organismes aquatiques typiques. Par exemple, les poissons ont besoin d’une certaine profondeur et de courant, les bancs de gravier ne doivent pas s’assécher de manière permanente et les zones riveraines doivent être régulièrement inondées.

Dans le débat politique, le débit résiduel n’est souvent présenté que comme un renoncement ou une perte inutile en termes de production d’électricité. Pourtant, il s’agit d’une condition sine qua non pour qu’un cours d’eau puisse remplir ses fonctions biologiques de base, et ceci malgré une exploitation intensive de ses eaux. Les cours d’eau ont besoin d’un certain volume de débit afin de servir de corridor migratoire aux poissons, de s’intégrer au réseau écologique, d’offrir un espace de détente ou de façonner des paysages riverains variés.

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Pro Natura

La carte des prélèvements d’eau illustre à quel point le réseau de prélèvements est dense en Suisse. Dans les régions de montagne notamment, les captages ne sont parfois éloignés que de quelques kilomètres. Sur le Plateau, de nombreuses centrales sont conçues au fil de l’eau. Si, pour leur part, elles ne génèrent pas de tronçons à débit résiduel, elles créent en revanche des obstacles avec leurs barrages et perturbent considérablement l’habitat aquatique.

En amont des constructions de dérivation, l’eau de fonte glaciaire et les torrents offrent non seulement des paysages grandioses, mais également des milieux de vie. En aval des prises d’eau, il ne reste la plupart du temps qu’un filet d’eau ou un lit de ruisseau en grande partie asséché.

La grande majorité des dérivations d’eau sert à la production d’électricité. L’irrigation, l’eau potable ou l’eau de refroidissement ne représentent qu’une petite part des prélèvements. Les tronçons de débits résiduels totalisent plusieurs milliers de kilomètres, avec un débit fortement réduit de manière permanente ou temporaire. Les espèces migratrices de poissons, ainsi que d’autres espèces, font face à des obstacles qui entraînent la perte de leurs habitats ou les rendent inaccessibles, les isolent les uns des autres ou limitent leur fonctionnalité.

En parallèle, un autre chiffre met en évidence le déséquilibre dans la répartition des charges. La part du volume d’eau qui reste dans ces tronçons à débit résiduel est minime par rapport à la production hydroélectrique totale. De petites pertes de production, sans incidence sur la sécurité d’approvisionnement, peuvent néanmoins apporter des améliorations écologiques conséquentes. Si les débits résiduels étaient respectés partout conformément à la loi, les pertes de production totales ne s’élèveraient qu'à 2% de production attendue en 2050 (calculs des débits résiduels basés sur des données). C’est nettement moins que les fluctuations annuelles liées à la disponibilité en eau. En cela, ce pourcentage est déjà compensé par le développement continu de l’énergie hydraulique de ces 20 dernières années.

L’écologie d’un cours d’eau se définit par le déplacement constant de l’eau, des sédiments et des nutriments au fil des saisons. 

La dynamique de nos cours d’eau est déterminée par l’eau de fonte au printemps, des phases plutôt sèches en été, des précipitations spontanées et des débits plus faibles en hiver, lorsque les précipitations sous forme de neige et de glace restent au sol. Les animaux et les plantes des cours d’eau sont parfaitement adaptés à ces conditions. Lorsque le débit diminue fortement, ce système s’effondre, du moins en partie, avec pour corollaires:

• Surchauffe des zones peu profondes
• Baisse de la teneur en oxygène, alors même que les besoins des animaux augmentent
• Interruption des échanges entre les cours principaux et secondaires, les eaux souterraines et les alluvions
• Disparition des crues et des eaux de fonte, essentielles p. ex. pour les périodes de frai
• Mauvaise dilution des eaux usées en raison du manque d’eau. La concentration de polluants augmente donc à certains endroits.

La dynamique dans les cours d’eau ne constitue pas un facteur de stress pour ces communautés biologiques, mais une condition sine qua non de leur survie. Les organismes réagissent donc de manière très sensible aux prélèvements massifs d’eau et à l’absence de dynamique. Les espèces dépendant d’une eau froide et riche en oxygène survivent difficilement dans des tronçons de cours d’eau résiduels de plus en plus chauds et de faible profondeur. Les espèces qui migrent au fil des saisons ou de la journée se heurtent non seulement à des obstacles construits sur les cours d’eau, mais également à des tronçons de débit résiduel interdisant le passage à certaines espèces. En aval des centrales hydroélectriques, là où toute l’eau se déverse à nouveau dans le cours d’eau, les conditions du courant affaiblissent encore davantage les animaux.

La combinaison de la réduction des zones inondées, de la perte de courant et du colmatage du lit du cours d’eau, rendent difficile la survie des invertébrés tels les larves d’insectes ou les mollusques. À l’état naturel, le lit de gravier d’un ruisseau accueille force larves d’insectes, petits crustacés et autres invertébrés. Comme de nombreuses autres espèces dépendent de ces organismes, les modifications au sein de la faune micro-aquatique ont des répercussions directes et graves sur les maillons supérieurs de la chaîne alimentaire et exercent une incidence considérable sur la qualité de l’habitat.

Et au final, nous aussi, nous en sortons perdants. Les paysages aquatiques limités à des canaux endigués ne se prêtent que peu ou prou aux loisirs. Ils retiennent mal la chaleur ou au contraire rafraîchissent moins. En sus, ils perdent, avec leurs berges naturelles, leur fonction de tampon en cas de pluies violentes.

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Depuis l’inscription des prescriptions relatives aux débits résiduels dans la loi, des tentatives pour relativiser les débits minimaux ou étendre des exceptions en dessous du seuil minimal ont régulièrement lieu. Le rôle que joue l’énergie hydraulique dans la protection du climat et les besoins en production d’électricité en hiver alimentent ces velléités. Pourtant, les données le confirment: si les prescriptions existantes sur les débits résiduels étaient appliquées de manière cohérente, la production totale d’électricité n’en serait que faiblement affectée. L’incidence se calcule autour de 2% et représente une valeur nettement inférieure aux fluctuations annuelles dues aux années de sécheresse ou aux hivers à faible enneigement.

Les éventuelles «pertes» dans la production d’électricité ont déjà été compensées depuis longtemps. L’énergie hydraulique s'est développée au fil du temps et elle s’est nettement renforcée au cours des vingt dernières années, assurant de meilleures prévisions de production. Les données montrent que ce ne sont pas les débits résiduels qui influencent la production d’électricité, mais bien la disponibilité globale de l’eau. Lors d’années de sécheresse, la production d’électricité d’origine hydraulique chute à moins de 36 TWh. En revanche, lors d’années pluvieuses, elle peut largement dépasser les 40 TWh. Ces fluctuations naturelles sont bien plus étendues que les éventuelles «pertes» dues aux débits résiduels. Elles démontrent que les débits résiduels ne mettent pas en danger la sécurité d’approvisionnement et à quel point il est fallacieux d’avancer l’argument selon lequel ils la menacent.

Pour la protection de la nature, il est essentiel que les débits résiduels ne soient pas utilisés comme un simple moyen de négociation. L’objectif pour des débits résiduels adéquats, inscrit dans la Constitution fédérale, doit être considéré avec sérieux et en cela aligner les décisions politiques sur les connaissances scientifiques.

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En 1976, la Constitution a imposé à la Confédération l’obligation de garantir un débit suffisant dans les cours d’eau (Constitution fédérale, art. 76, al. 3: «Elle [la Confédération] légifère sur la protection des eaux, sur le maintien de débits résiduels appropriés, sur l’aménagement des cours d’eau, sur la sécurité des barrages et sur les interventions de nature à influencer les précipitations.») La mise en œuvre concrète s’est toutefois fait attendre. Ce n’est qu’avec la révision de la loi sur la protection des eaux en 1991, en vigueur dès 1992, que des débits résiduels minimaux ont été définis. Ils sont applicables aux nouvelles concessions et aux modifications d’envergure des installations.

Les centrales électriques au bénéfice d’une concession octroyée avant 1992 ont conservé leurs droits jusqu’à aujourd’hui. Ce n’est qu’au renouvellement de la concession que les cantons peuvent faire respecter les prescriptions applicables aux débits résiduels. Bon nombre des grandes installations garderont donc leurs anciens droits de surexploitation jusque dans les années 2040. Avec la révision de la LEaux de 1991, l’art. 80 a imposé toutefois aux cantons de remédier aux débits résiduels insuffisants des centrales hydroélectriques existantes. Le législateur avait fixé un délai clair à cet effet. Toutes les mesures d’assainissement des débits résiduels devaient être achevées en 2007. Bien que la LEaux oblige les cantons à pallier les quantités d’eau résiduelle insuffisantes, les délais légaux ont été dépassés à plusieurs reprises. La résistance du secteur, la complexité des procédures et les priorités politiques en faveur de la production d’énergie expliquent que de nombreuses installations n’avaient toujours pas été assainies en 2012, voire en 2020. Résultat: une part considérable des cours d’eau suisses comporte encore nettement moins d’eau que nécessaire sur le plan écologique – alors que les bases légales existent depuis des décennies.

L’histoire des débits résiduels est donc celle d’occasions manquées. Si le mandat légal avait été mis en œuvre plus tôt, de nombreux cours d’eau seraient aujourd’hui en meilleur état. Elle illustre le fait que les bases légales ne suffisent pas. Il faut une volonté politique, des compétences techniques au sein des autorités et un débat public qui s’empare des préoccupations liées aux cours d’eau.

Les scénarios hydrologiques pour la Suisse prévoient une modification du régime d’écoulement de nombreux cours d’eau. (Le régime d’écoulement décrit la répartition des débits d’un cours d’eau sur l’année.) Moins de neige en hiver, une fonte précoce et des périodes de sécheresse plus longues en été, ainsi qu’une fréquence accrue d’épisodes extrêmes, tels que des pluies violentes, se profilent.

Dans ce contexte, l’eau représente une ressource toujours plus rare. Les tronçons à débit résiduel sont particulièrement vulnérables. Lorsque la température de l’air est élevée et qu’il ne reste qu’un filet d’eau dans le lit, la température de l’eau augmente rapidement. La teneur en oxygène peut alors diminuer et mettre les poissons et d’autres organismes dans une situation critique.

Du point de vue de la protection de la nature, cela signifie qu’en de nombreux sites, les valeurs écologiques minimales actuelles ne suffiront plus à l’avenir. Les prescriptions en matière de débits résiduels, adaptées au climat, doivent tenir compte de ces dynamiques et évolutions, prévoir des réserves et garantir qu’il reste suffisamment d’eau dans les cours d’eau aussi pendant les étés caniculaires.

1. Premièrement, les débits résiduels sont ajustables. Sur des sites sensibles ou des tronçons présentant une grande biodiversité, les valeurs minimales doivent être notablement augmentées et mieux adaptées aux besoins saisonniers. Des directives flexibles, qui tiennent compte des périodes de sécheresse, permettent de surmonter les phases critiques.
2. Deuxièmement, le fonctionnement des centrales hydroélectriques peut souvent être optimisé sur le plan écologique. Cela inclut les régimes d’écoulement, la limitation des fortes fluctuations du niveau d’eau en aval, le démantèlement d’ouvrages transversaux inutiles, ainsi que l’installation de dispositifs performants pour protéger et faciliter la migration des poissons. Une régulation numérique permet de mieux concilier la production d’électricité avec les exigences écologiques.
3. Troisièmement, les cours d’eau nécessitent davantage d’espace. Des revitalisations, l’aménagement respectueux de la nature des berges, l’élargissement des lits des cours d’eau ou la reconnexion de bras secondaires. Tout ce qui améliore la diversité structurelle profite en règle générale à la fonction des cours d’eau. De telles mesures renforcent la résilience d’un système. Même si le débit est réduit au minimum, les organismes trouvent davantage de niches dans lesquelles survivre.