Le PIREN-Seine ( Programme Interdisciplinaire de Recherche sur l'Environnement de la Seine ) est un groupement de recherche dont l'objectif est de développer, à partir de mesures de terrain et de modélisations, une vision d'ensemble du fonctionnement du système formé par le réseau hydrographique de la Seine, son bassin versant et la société humaine qui l'investit.
Le bassin de la Seine, 12% du territoire national, supporte le quart de la population de la France, un tiers de sa production agricole et industrielle, et plus de la moitié de son trafic fluvial. Le fonctionnement écologique de l'ensemble du système fluvial et sa modélisation, depuis les bactéries jusqu'aux poissons, sont basés sur l'étude fine des processus physiques, chimiques et biologiques des milieux. Les modèles développés par le PIREN-Seine simulent les variations écologiques et biochimiques de l'hydrosystème, depuis les ruisseaux jusqu'à l'entrée de l'estuaire.
Le PIREN-Seine est labélisé Zone Atelier par le CNRS. Il rassemble des équipes du CNRS, de l'ENSMP, de l'INRA, du CEMAGREF, du CEREVE et de diverses Universités et Grandes Ecoles.
Les travaux sont menés avec le concours de la plupart des acteurs publics ou privés de la gestion de l'eau dans le bassin Seine-Normandie (AESN, SIAPP, IIBRBS, DIREN, SEDIF, VNF, SAGEP, Eaux et Force...).
Historique du PIREN
Phase 1 : mise en place du PIREN-Seine (1989-1992)
Au milieu des années 80, le CNRS lance les premiers PIREN, Programmes Interdisciplinaires de Recherche sur l’Environnement. Plusieurs PIREN-Grands Fleuves voient le jour, sur le Rhône, sur la Garonne, sur la Plaine d’Alsace. Sur le bassin de la Seine, où l’échiquier technico-politique en matière de gestion des ressources en eaux était particulièrement complexe et conflictuel, il a fallu attendre 1989 pour que Ghislain de Marsily réussisse à mettre en place le dialogue nécessaire entre tous les partenaires institutionnels du bassin et les organismes de recherche.
De manière très pragmatique, les axes de recherche ont été retenus au départ par le croisement des compétences des équipes scientifiques immédiatement mobilisables et des besoins exprimés par les gestionnaires. Quatre ateliers relativement indépendants ont ainsi été mis en place, sur l’impact de la station d’épuration d’Achères en terme de fonctionnement écologique des secteurs aval du fleuve, sur l’évaluation des rejets urbains de temps de pluie, sur la propagation et le devenir des lâchures d’eau par les barrages réservoirs, sur l’érosion des sols agricoles.
Dès les premières années du programme, ces objectifs initiaux se sont considérablement élargis. Il est vite apparu, par exemple, que le fonctionnement des biefs aval de la Seine ne pouvait être compris sans le replacer dans le fonctionnement du continuum fluvial tout entier. Une démarche originale pour la modélisation du réseau hydrographique dans son ensemble a été développée, basée sur la notion d’ordre de drainage, et a servi de base à l’étude du développement planctonique et du transfert des nutriments dans les parties amont du bassin.
L’étude des rejets urbains de temps de pluie nécessitait une vision d’ensemble du fonctionnement des réseaux d’assainissement et de leur impact sur le milieu. Les travaux menés sur les lâchures des barrages-réservoirs ne pouvaient se limiter à leurs seuls aspects hydrauliques, pas plus que les travaux sur l’interaction pluie-drainage-sol agricoles, pour lesquels des dispositifs lourds de terrains avaient été mis en place, ne pouvaient s’envisager sans la mesure simultanée des apports de pesticides et de nitrates.
Parallèlement, les rapports entre les chercheurs du programme et les institutions chargées de la gestion de l’eau se multipliaient. La préparation de la nouvelle Loi sur l’Eau et la mise en place du Schéma Directeur d’Aménagement et de Gestion des Eaux (SDAGE) suscitaient des interrogations précises concernant la gestion d’ensemble du bassin.
Phase 2 : le GDR “Systèmes fluviaux anthropisés” (1993-1996)
Dans ce contexte, les objectifs scientifiques de la seconde phase du programme se devaient de couvrir de manière beaucoup plus globale l’ensemble des processus liés à la qualité de l’eau dans le bassin. Si l’accent avait été mis dans la première phase du programme sur la dimension longitudinale du continuum aquatique (le gradient amont-aval), l’essentiel des efforts a été consacré cette fois aux interactions transversales que les cours d’eaux entretiennent avec leurs zones riveraines (zones humides, annexes hydrauliques).
Le rôle des zones humides dans la rétention des nutriments en provenance du bassin versant ou des cours d’eau eux-mêmes, le rôle des zones inondables dans la reproduction du brochet, le rôle des barrages réservoirs comme source d’organismes ou comme puits de nutriments et de matières en suspension, le rôle des annexes hydrauliques comme zones de nutrition ou de reproduction des poissons, … ont ainsi été étudiés en détail.
On s’est également attaché à développer une meilleure compréhension du cycle urbain de l’eau et des polluants qui l’accompagnent et du devenir de ces polluants dans le milieu fluvial. Collectivement, les résultats acquis à l’issue de cette 2ème phase dans les différents thèmes offrent une vision d’ensemble du fonctionnement biogéochimique du ‘système Seine’, vu sous l’angle de la circulation de la matière (matières en suspension, nutriments, matière organique, oxygène, micropolluants) et des équilibres trophiques dans l’ensemble du réseau hydrographique.
L'unité de démarche qui sous-tend la plupart des travaux du programme réside dans le recours à une forme originale de modélisation utilisée tout à la fois comme outil de compréhension et comme moyen d’aide à la décision. Comprendre, c'est, dans le cas qui nous occupe, établir le lien entre la cinétique de ces processus et le fonctionnement macroscopique de l'écosystème, tel qu'il se manifeste par les flux de matière entre ses principaux constituants et par leurs variations dans l’espace et le temps.
Les modèles, comme nous les concevons, permettent d’établir ce lien. Une fois validés, ces modèles permettent également de simuler la réponse du système à une modification des contraintes auxquelles il est soumis. Ces modèles, bien qu’en permanence remaniés et enrichis, sont maintenant parfaitement opérationnels et ont déjà été utilisés pour simuler des scénarios précis d’aménagement et en optimiser la conception (amélioration de l’infrastructure d’assainissement de la région Ile de France, application de diverses directives européennes, …). Ils constituent le produit le plus tangible et le plus directement utilisable du programme PIREN-Seine.
Phases 3 et 4 : La Seine, son bassin versant et son histoire (1998-2006)
En janvier 1998, après la rédaction d’un ouvrage collectif de synthèse: “La Seine en son Bassin: Fonctionnement écologique d’un système fluvial anthropisé” (Meybeck, et al. 1998), une troisième phase du PIREN-Seine a été mise en place, sous la direction de Gilles Billen, autour de deux axes fédérateurs :
• Le premier de ces axes résidait dans la volonté de replacer davantage le réseau hydrographique dans la complexité du fonctionnement de son bassin versant. Il s’agissait, par exemple, de reconnaître la contamination nitrique comme la manifestation de l’ouverture du cycle terrestre de l’azote lié au développement de l’agriculture et de la chaîne agro-alimentaire moderne ; d’analyser les flux de métaux lourds transférés par le réseau fluvial comme un aspect du ‘métabolisme industriel’, c’est à dire comme la conséquence des flux de production et de consommation de ces métaux par l’activité industrielle et domestique. Il fallait donc faire une place, dans les travaux d’écologie du milieu aquatique, à l’écologie industrielle du ‘Système Seine’.
• Le second axe fédérateur consistait dans la prise en compte du temps long. Prendre en compte le temps, c’est reconnaître la nature dynamique de l’hydrosystème, c’est voir le fonctionnement présent comme le résultat d’une histoire qu’il convient de reconstituer, non pas seulement de manière narrative ou descriptive, mais dans le détail des mécanismes mis en jeu. Les modèles établis pour rendre compte du fonctionnement présent doivent aussi pouvoir s’appliquer aux états passés de l’hydrosystème, et permettre de faire le lien entre l’évolution de l’activité humaine dans le bassin et celle du fonctionnement de l’écosystème et de la qualité de l’eau.
Cet accroissement de ‘profondeur de champ’ des modèles devait aussi permettre de les utiliser de manière prospective pour établir l’état de l’hydrosystème correspondant à divers scénarios d’évolution future du socio-système que sous-tend le bassin.
Un numéro spécial de la revue Science of the total Environment (Human Activity and Material Fluxes in a regional River Basin: The Seine River watershed , 375, 1-292) a permis de dresser le bilan des acquis de ces 8 années de recherches à l’intention de la communauté scientifique internationale.
Phase actuelle du PIREN
Phase 5 : Risques sanitaires, paysages, territoires (2007-2010)
Jean Marie Mouchel a pris le flambeau en 2007. La 5éme phase du programme qu’il a mis en place s’articule autour de 3 volets qui enrichissent le programme de problématiques nouvelles.
De nombreux travaux sont ainsi consacrés dans cette phase aux micropolluants émergents : molécules nouvelles aux effets encore mal connus, médicaments, agents pathogènes. Les risques que ces substances sont susceptibles de faire courir en matière de santé publique sont au cœur des interrogations.
Dans l’axe paysage, il s'agit d'analyser non seulement le fonctionnement et la qualité des milieux (cours d’eau, avec une grande place aux petites rivières péri-urbaines, zones humides, bassins versants) mais aussi la perception qu’en ont les riverains, et l'organisation sociale qui en sous-tend les usages. Les préoccupations d'ingénierie écologique prennent ici toute leur place.
Le volet territoires, carbone, azote et changements globaux donne une nouvelle dimension aux travaux précédents du programme sur les cycles couplés du carbone et des nutriments dans le bassin. A l'heure de la réforme de la PAC, de la montée des prix des céréales et des agro-carburants, l'avenir du bassin de la Seine et de la qualité de ses eaux passe nécessairement par une analyse intégrée de ces multiples enjeux liés au changement global.
Source : http://www.sisyphe.upmc.fr/piren/
