L E S G R A N D S F L E U V E S V O N T A L A M E R De la production de connaissance à la gestion durable d’environnements d’exception Restauration hydraulique et écologique du Rhône : problématique, méthodologie et indicateurs d’évolution post restauration rance d évolution post-restauration. Jean-Michel Olivier 1 , Nicolas Lamouroux 2 , G. Bornette 1 , E. Castella 3 , S. 1 4 - Lyon, F r Mérigoux 1 , H. Piégay 4 ues Cartier - e 2009 entre Jacqu r décembre 1 UMR CNRS 5023, Université Lyon1 2 Cemagref Lyon 3 Université de Genève 4 UMR CNRS 5600 etiens du Ce embre - 1 e 22 e Entre 30 nove
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Restauration hydraulique et écologique du Rhône : … · Centrales thermiques de production électrique Villes Viviers Montélimar Donzère-Mondragon Caderousse Avignon Vallabrègues
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L E S G R A N D S F L E U V E S V O N T A L A M E R De la production de connaissance à la gestion durable d’environnements d’exception
Restauration hydraulique et écologique du Rhône : problématique, méthodologie et indicateurs
d’évolution post restauration
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d évolution post-restauration.
Jean-Michel Olivier1, Nicolas Lamouroux2, G. Bornette1, E. Castella3, S. 1 4
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1UMR CNRS 5023, Université Lyon12Cemagref Lyon3Université de Genève4UMR CNRS 5600
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L E S G R A N D S F L E U V E S V O N T A L A M E R De la production de connaissance à la gestion durable d’environnements d’exception
Hommage à Gilles CARRON
Entomologiste
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EntomologisteHydrobiologiste
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Université de GénèveEquipe E. Castella
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2009
Décédé le 20 novembre 2009
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le Rhônele RhôneUn bassin versant de 98 500 km2
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Un débit moyen de 1 720 m3/s
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Une abondance spécifiqueremarquable de 17,8 l /s /km2
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2009 Un apport moyen annuel
dans le Golfe du Lion
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de 54 milliards de m3
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1e soit 20% des apports fluviauxen Méditerranée
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Auxonne
Suisse
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e Mörel
Lavey
Leuk-Susten
Sion
Visp
Martigny
Geneva
Lac Léman
Mâcon
Châlon sur Saône
Vouglans
Valais
France
Perte du Rhône
VerboisChancy-Pougny
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r Martigny
LyonBourgetCNPE Bugey
CNPE Saint-AlbanDauphiné
FierPerte du Rhône
GénissiatSeyssel
Jons-CussetChautagne
Belley
Brégnier-Cordon
Sault-Brénaz
Pierre-Bénite
VaugrisPéage de Roussillon
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2009 Valence
Serre PonçonBarrages
CNPE Saint Alban
CNPE Cruas-Meysse
Grenoble
Péage-de-Roussillon
Saint-VallierBourg-les-Valence
BeauchastelBaix-le-Logis Neuf
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Montélimar
Orange
Serre-Ponçony
NPP Tricastin
Marcoule
Centres nucléaires de productionélectrique (power) plantsCentrales thermiques de production électriqueVilles
ViviersMontélimar
Donzère-Mondragon
CaderousseAvignon
Vallabrègues 22 b
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1e
Arles
Marseille
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Camargue
Vallabrègues 22 barrages entre le
Léman et la mer
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MéditerranéeGolfe du Lyons mer
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Q by-passed section
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1e Q pont de la Loi
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12/2001
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Programme de restauration hydrauliqueProgramme de restauration hydraulique et écologique du Rhône
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e
Genève
Trois volets :1/ augmentation du débit
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Lyon
Vienne
Genève/ aug e a o du débréservé dans les tronçons court-circuités
ChautagneBelley
Brégnier-Cordon
Miribel-Jonage
Pierre-Bénite
Péage-de-Roussillon
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2009 Valence
Montélimar
2/ réhabilitation des bras latéraux
g
MontélimarDonzère-Mondragon
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Orange
Arles
3/ restauration des axes de viemigratoires
Donzère-Mondragon
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1e Marseille
Méditerranée
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Augmentation des débits réservésAugmentation des débits réservésra
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Chautagne Belley Brégnier-Cordon
8090
Débit réservé (m3.s-1) Débit réservé (m3.s-1)
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Jan fév Mar Avr Mai Juin Juil Août Sep Oct Nov Dec0
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Valeurs initiales
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Jan fév Mar Avr Mai Juin Juil Août Sep Oct Nov Dec0
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Jan fév Mar Avr Mai Juin Juil Août Sep Oct Nov Dec0
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Débit mini au barrage de Champagneux 65 m3/s
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e Valeurs modifiées
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Réhabilitation des lônesRéhabilitation des lônesActuellement
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Actuellement23 lônes restaurées sur le Haut-Rhône et 3 à Pierre-Bénite
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Plusieurs modalités de restauration• curage des sédiments (fins en général)• ouverture à l’aval
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ouverture à l aval• ouverture à l’aval et à l’amont.
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Restauration des voies de migrationgra
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Le programme de restauration du Rhône est aujourd’hui intégré au « Plan Rhône 2007-2013» volet « Qualité des eaux, ressource et biodiversité » P i i d l t
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Principaux axes du volet :
• Lutter contre la micropollution qui menace la qualité des eaux.
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• Poursuivre et amplifier la restauration fonctionnelle des tronçons court-circuités et des secteurs artificialisés.
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2009
• Rétablir progressivement la circulation des poissons migrateurs.
• Améliorer la connaissance du fleuve.
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•Mettre en œuvre les modalités de gestion et de valorisation en conformité avec les règlements européens.
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Suivi scientifique de la restauration duSuivi scientifique de la restauration du Rhône
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Objectifs- Évaluation de l’effet des procédures de restauration (sur le milieu et
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r p (les peuplements et in fine sur le fonctionnement du système)
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2009 Méthodes
dé l t d éth d t d t l dédié à
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bre - développement de méthodes et de protocoles dédiés à ces
objectifs : stratégies d’échantillonnage, définitions d’indicateurs et de métriques pertinents, modélisation.
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L E S G R A N D S F L E U V E S V O N T A L A M E R De la production de connaissance à la gestion durable d’environnements d’exception
ProblématiquesqAnalyse et modélisation des réponses des communautés de macroinvertébrés et de poissons aux variations de contraintes hydrauliques dans les chenaux soumis à augmentation du débit
ranc
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hydrauliques dans les chenaux soumis à augmentation du débit réservé,
Conditions h d li l l
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Mesures topographiques et
hydrauliques
Caractéristiques du peuplement en
fonction du débit
hydrauliques locales en fonction du débit
h t vitesse
Modèlehydraulique
Modèlebiologique
Préférence
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hydrauliques fonction du débithauteur vitesse Préférence des espèces
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P blé tiProblématiquesréhabilitation des annexes fluviales
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e - Prédiction de la durée de vie des bras restaurés et recherche de géométries fluviales particulières qui répondent sur un long terme à
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r g p q p gdes attentes écologiques fixées initialement,
- Analyse de l’évolution de la biodiversité (macrophytes) dans les
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lônes en relation avec la trophie des milieux, l’intensité des perturbations hydrauliques dans ces milieux et les caractéristiques sédimentaires,
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- Etablissement de modèles prédictifs de la richesse faunistique (macroinvertébrés) en fonction des caractéristiques écologiques (qualité des eaux, degré de connexion avec le chenal, diversité
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1e
(qua té des eau , deg é de co e o a ec e c e a , d e s téd’habitats…) des lônes,- Etude de l’effet de l’augmentation des débits réservés et des travaux de réhabilitation des lônes sur les populations de
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e travaux de réhabilitation des lônes sur les populations de poissons.
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Secteurs Types de milieu Poissons Invertébrés Végétation SédimentationCh l X X
Thématiques
Chenal X XChautagne Lône de la Malourdie X X
Lône du Brotalet X XChenal X XLône des Luisettes X X X XLône Moiroud X X X X
Belley Lône Béard X X X X
ranc
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Lône Fournier X X X XAnse de Yenne X X XLône de Lucey X XChenal X XLône de Chantemerle X X X XLône des Granges X X X XLône Vachon X X X
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Brégnier-Cordon Lône des Cerisiers X XLône des Molottes X X X XLône Mattant X X XLône du Ponton X X XLône de la Plaine X XChenal X XLône de la Table Ronde X X
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2009
Lône de la Table Ronde X XPierre-Bénite Lône de Ciselande X X
Lône de Jaricot X XChenal X XLône de la Platière X X X XLône Noyé Nord X X
Péage de Roussillon Lône Noyé Sud XIl X X X X
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bre Ilon X X X X
Lône de la BoussardeCasiers Arcoules X XLône de la Sainte X X XChenal X X
Montélimar Lône de la Barcasse X XLône dela Roussette X X X X
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1e Chenal X X XLône Grange écrasée X X X XLône de Malatras X XLône du Carré X X X X
Donzère-Mondragon Lône de la République X X XLône Malaubert X X X XLône du Bayard X X X X
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e yLône de Caderousse X X X XLône des Joncs X X X X
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Dynamique de la démarcheDynamique de la démarcheDonnées
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e Biologiques
Physiques
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Modèles
Physiques
MétriquesT
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2009 Prédictions
Biologiques4045
ObservationsBiologiques
Temps
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Physiques 05
101520253035
indicateursPhysiques
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indicateurs
indicateurs
Comparaison
V lid tiSi ok
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e Validation
Utilisation des prédictions
Si ok
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Métriques et indicateursChautagne Belley
Brégnier-Cordon
F2 de c
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Chautagne Belley
Brégnier-Cordon
F2 de c
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3
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Poissons
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Connectivité au fleuve
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Connectivité au fleuve
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r Indicateurs Métriques
Richesse spécifique Nombre d’espèces
Structure du peuplement Fréquence des différents espèces
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2009
Chenal
p p q p
Espèces cibles Distribution en classes de la taille des espèces cibles
Proportion espèces eaux vives Effectifs des espèces : BAF, SPI, BLN, LOF, CHA
Proportion espèces eaux courantes Effectifs des espèces : OBR, BAF, ABL, HOT, TOX, VAN
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P ti ‘d’ è d’ t ’(Ombre commun, ablette, barbeau, hotu, vandoise)
Proportion ‘d’espèces d’eaux courantes ’
avant après
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0 18
0.27
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Chautagne
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1996-2003 2004 2005 2006 2007
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2005 2006 20070
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2008
« indicateur hydraulique courant » (REM)
22e
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Macro-invertébréschenal
Indicateurs Métriques
Chenal
Proportion espèces des habitats lotiques
Proportions espèces des habitats
Abondance relative des espèces rhéophiles
Abondance relative des espèces limnophiles
ranc
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lentiques
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Modèle d'habitat Modèle biologiqueModèle
hydraulique+=
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2009 Prédictions
Données pré-restauration
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Courbes de préférences hydrauliques de 66 taxons
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1e
Modèle statistique d’habitat pour les invertébrés benthiques : FSTress
Lamouroux, 1992
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e Mérigoux et al., 2009
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L E S G R A N D S F L E U V E S V O N T A L A M E R De la production de connaissance à la gestion durable d’environnements d’exceptionReponses aux augmentations de débits :
Dugesia polychroa-lugubris +Dugesia tigrina +Densités de 27 taxons Densités de 12 taxons
etie
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e -
1e Elmis spp. +Esolus spp. +Esolus spp. ad +
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Entr
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e Heptagenia sulphurea +Hydropsyche contubernalis +Hydropsyche exocellata +
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Réhabilitation des lônes
Indicateurs MétriquesEspérance de vie de l’état restauré Comblement post restauration
Géomorphologie
Réhabilitation des lônesra
nce
Espérance de vie de l’état restauré Comblement post-restauration
Conditions d’habitat intra-lône Granulométrie du substratLônes
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Hauteur d'eau (cm)
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2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040
Années
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Réhabilitation des lônes
Indicateurs MétriquesInfluence des perturbations hydrauliques Degré de perturbation (5 classes)
Végétationaquatique
Réhabilitation des lônesra
nce
Trophie Degré de trophie (3 à 4 classes)
Colmatage Alimentation en eau souterraine (oui / non)
Richesse spécifique en espèces végétales aquatiques Richesse par lône
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Diversification végétale Abondance relative des espèces rares
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Diagnostic du fonctionnement et
Oligotrophe Mésotrophe Eutrophe
trophiede la durée de vie potentielle des zones humidesra
nce
Durée de vie faible
Durée de vie Intermédiaire`
à élevée
Durée de vie intermédiaire
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Durée de vie intermédiaire
Durée de vie faible
Durée de vie Intermédiaire`
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2009 Durée de vie élevée
Durée de vie intermédiaire
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intermédiaires
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Durée de vie très élevéePert
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1e
Durée de vie très faibleEn l’absence d’altération du fonctionnement : Durée de vie très élevée (potentiellement >60 ans
alluvionnement
22e
Entr
e30
nov
e
Apports d’eaux souterraines*Durée de vie très élevée (potentiellement 60 ansDurée de vie intermédiaire (potentiellement 30-60 ansDurée de vie faible(potentiellement <30 ans) G. Bornette
L E S G R A N D S F L E U V E S V O N T A L A M E R De la production de connaissance à la gestion durable d’environnements d’exception
Réhabilitation des lônes
Indicateurs MétriquesMacro-invertébrés
Réhabilitation des lônesra
nce
Richesse taxonomique et statut des espèces
Richesse taxonomique totale
Richesse spécifique des taxons EPT
Richesse spécifique des mollusques gastéropodes
Lônes
-Ly
on, F
r statut des espècesNombre d’espèces à statut de protection ou de vulnérabilité documenté
% d’individu appartenant à des espèces non-indigènes
% broyeurs / collecteurs
% collecteurs filtreurs / autres collecteurs
ues
Cart
ier
-e
2009
Caractéristiques biologiques et écologiques des taxons
% collecteurs filtreurs / autres collecteurs
% prédateurs / autres groupes trophiques
% taxons > 1 génération par an / taxons < 1 génération par an
% taxons se déplaçant à la surface du substrat
% t à dé i t t lAnisus vorticulus
entr
e Ja
cqu
rdé
cem
bre % taxons à dérive comportementale
% espèces typiques du fleuve(E. castella)
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1e22
eEn
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30 n
ove
L E S G R A N D S F L E U V E S V O N T A L A M E R De la production de connaissance à la gestion durable d’environnements d’exception
ranc
e-
Lyon
, F
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Relation entre les changements de connectivité latérale et de richesse par site après restauration
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2009
entr
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bre
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1e
Relation entre les changements de connectivité latérale et les métriques par site après restauration (espèces exogènes)
22e
Entr
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nov
e ( p g )
L E S G R A N D S F L E U V E S V O N T A L A M E R De la production de connaissance à la gestion durable d’environnements d’exception
Indicateurs MétriquesPoissons
Réhabilitation des lônesra
nce Lônes
Richesse spécifique piscicole Abondance relative des espèces
Indicateur d’eaux stagnantes Abondance relative des espèces phytophiles et lithophytophiles
Espèces cibles Abondance des espèces cibles (rotengle, tanche, bouvière, brochet)
L E S G R A N D S F L E U V E S V O N T A L A M E R De la production de connaissance à la gestion durable d’environnements d’exception
ConclusionL t ti d Rhô t biti t i t t à
ranc
e
• La restauration du Rhône est un programme ambitieux et important à l’échelle européenne
• Le suivi scientifique du programme a permis de définir les états initiaux
-Ly
on, F
r • Le suivi scientifique du programme a permis de définir les états initiaux (avant restauration) et de développer des méthodologies de suivi adaptées à la mesure des effets de la restauration physique du fleuve (développement méthodologique important - métriques et indicateurs
ues
Cart
ier
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2009
(développement méthodologique important - métriques et indicateurs spécifiques)
L é lt t bt l it d Pi Bé it ( t é 2000)
entr
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bre • Les résultats obtenus sur le site de Pierre-Bénite (restauré en 2000)
montrent une bonne concordance avec les prédictions des modèles.
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ove
L E S G R A N D S F L E U V E S V O N T A L A M E R De la production de connaissance à la gestion durable d’environnements d’exception
ConclusionConclusion• Les résultats obtenus sur les 3 sites du Haut-Rhône montrent :
- que la durée nécessaire pour obtenir une réponse « interprétable » n’est pas encore suffisante
ranc
e
encore suffisante
- l’importance du suivi et de la modélisation de la sédimentation dans les annexes restaurées
-Ly
on, F
r
- la nécessaire prise en compte de la dynamique des populations des espèces invasives dans l’analyse de l’évolution post-restauration
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Cart
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2009
- la nécessité d’analyser la restauration comme un ensemble –augmentation des débits et réhabilitation des lônes
entr
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cem
bre
• les connaissances acquises serviront pour la définition des objectifs dans le cadre de la mise en œuvre de la DCE dans les sections court-circuitées du Rhône
etie
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1e
• l’interprétation des résultats sur le long terme devra prendre en compte les effets du changement climatique (régime thermique du Rhône) et des