Génie végétal

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Le génie végétal, ou génie biologique, désigne la mise en œuvre des techniques utilisant les végétaux ("végétalisation") et leurs propriétés mécaniques et/ou biologiques, pour[1] :

1 - le contrôle, la stabilisation et la gestion des sols érodés

2 - la restauration, la réhabilitation ou la renaturation de milieux dégradés, incluant une intégration paysagère des aménagements

3 - la phytoréhabilitation ou phytoremédiation, correspondant à l’épuration ou la dépollution des sols et des eaux.

L’ingénierie végétale désigne la conception des projets d’application du génie végétal ou génie biologique.

Complément[modifier | modifier le code]

Le génie végétal considère entre autres les techniques employant le végétal (pailles, tiges de roseaux ou sagne branches, semences, plantations) formant des ouvrages comme armature dans les travaux de retenue de terre, les digues, les berges, les techniques de fascinageetc.. Ces techniques, qui sont encore employées au XIXe siècle, ont des origines lointaines et se sont vus par la suite supplantées par l'usage de moyens lourds comme les enrochements et le béton. L'écologie scientifique considère de manière plus complète le champ d'application du vivant désormais repris sous le terme moderne de génie écologique.

Les principales techniques[2],[3][modifier | modifier le code]

Ensemencement [modifier | modifier le code]

Technique visant à répandre sur le sol, manuellement ou mécaniquement (semoir, hydrosemoir, etc.), des semences d’espèces herbacées ou ligneuses.

Bouturage [modifier | modifier le code]

Technique visant à mettre en terre un segment de rameau d’espèce ligneuse ou herbacée (saule ou autre) à des fins de multiplication végétative.

Marcottage [modifier | modifier le code]

Mode de multiplication végétative par lequel une branche souple et vivante est couchée et maintenue au sol, de manière à obtenir une extension de son système racinaire et de ses parties aériennes.

Plantation [modifier | modifier le code]

Action de mettre en terre un plant.

lit de plants et/ou plançons/ cordons [modifier | modifier le code]

Ouvrage linéaire, parfois à rôle de butée, constitué d’un alignement de boutures, plançons et/ou plants, disposés selon une ou plusieurs courbes de niveau.

Couche de branches à rejets / garnissage [modifier | modifier le code]

Ouvrage constitué de matériel végétal de diverses natures (branches, plançons, boutures ou plants), disposé côte à côte à plat, en oblique ou debout, en vue de former une couverture végétale dense. La couche de branches à rejets se distingue du garnissage en fonction de la nature et de la disposition du matériel végétal :

Fascine [modifier | modifier le code]

fascine de ligneux[modifier | modifier le code]

ouvrage linéaire à rôle de butée, constitué d’un assemblage de boutures, de branches ou de plançons en « fagots » (faisceaux de bois et de branchages liés en paquets), ancré grâce à des pieux

fascine d’hélophytes[modifier | modifier le code]

ouvrage linéaire à rôle de butée, constitué d’un ou de plusieurs boudins de géofilet biodégradable, remplis sur site de matériaux terreux ou gravelo-terreux, ancrés grâce à des pieux et plantés d’espèces d’hélophytes.

Clayonnage / tressage [modifier | modifier le code]

Ouvrage linéaire à rôle de butée, constitué de pieux autour desquels des boutures, des plançons ou des branches vivantes sont tressés ou entrelacés. On parle de tressage mort dès lors que l’ouvrage est constitué de pieux morts, autour desquels des constituants non vivants sont tressés ou entrelacés.

Palissade [modifier | modifier le code]

Ouvrage linéaire à rôle de butée, constitué de pieux espacés derrière lesquels des boutures sont empilées une à une. On parle également de palissade lorsque les pieux sont vivants et jointifs. Un tunage désigne un ouvrage linéaire à rôle de butée, constitué de pieux morts souvent jointifs et/ou de planches.

Caisson végétalisé [modifier | modifier le code]

Ouvrage de soutènement des sols, constitué de rondins de bois assemblés entre eux sur différents étages, rempli de matériaux terreux ou gravelo-terreux et dont chaque niveau est végétalisé au moyen de lits de plants et plançons ou de boutures.

Treillage-bois [modifier | modifier le code]

Ouvrage de confortement de talus, constitué d’un assemblage de rondins de bois entrecroisés formant des casiers unitaires, au sein desquels sont régalés des matériaux terreux ou gravelo-terreux.

Les techniques de "phytoremédiation"[2][modifier | modifier le code]

Phytoépuration ou Phytoassainissement[modifier | modifier le code]

Technique utilisant des plantes pour réduire la mobilité des polluants et donc leurs transferts horizontaux et verticaux (réduction du transfert de polluants vers la nappe phréatique par la réduction de la percolation des eaux dans les sols, stabilisation des polluants dans les racines des plantes).

Filtre planté [modifier | modifier le code]

Bassin composé d’un support de type granulats, de plantes et de cultures fixées, permettant la phytoépuration.

Phytoextraction [modifier | modifier le code]

Cette technique utilise des plantes qui, en accumulant les éléments traces dans leurs parties aériennes récoltables, permettant ainsi de réduire les concentrations de polluants dans les sols en les exportant. Il s’agit d’une technique de dépollution partielle car la plante n’a accès qu’à la fraction biodisponible des polluants.

Phyto / rhizodégradation [modifier | modifier le code]

Technique utilisant des plantes (phytodégradation) et des microorganismes (rhizodégradation) pour dégrader des polluants organiques en constituants élémentaires plus simples et moins toxiques (minéralisation). Il s’agit d’une technique de dépollution qui vise à réduire les concentrations  en polluants organiques dans les sols.

Exemples d'application[modifier | modifier le code]

Des barrières végétales pour lutter contre l’érosion dans le bassin versant de la Durance[modifier | modifier le code]

L’érosion des sols marneux dans le bassin versant de la Durance, sous climat montagnard et méditerranéen, est responsable d’un excès de sédiments fins dans la rivière. Les conséquences sont d’ordres économique, social et écologique (inondation, colmatage de frayère, envasement des barrages hydroélectriques…). Afin de réduire ces apports de sédiments, une utilisation innovante du génie végétal peut permettre de contrôler l’érosion et la sédimentation au sein du bassin de la Durance. Mise au point par Irstea, elle consiste à laisser l’érosion se produire sur les versants et à stopper les matériaux érodés avant qu’ils n’atteignent la rivière, avec le moins possible d’interventions. Cela est envisageable grâce à l’utilisation d’ouvrages de génie végétal dans les lits des ravines érodées, avec le développement d’obstacles végétaux efficaces pour piéger et retenir les sédiments. Ces ouvrages sont essentiellement à base de boutures d’essences à croissance rapide. Trois essences sont utilisées : le saule pourpre, le saule drapé et le peuplier noir. Des mesures ont montré qu’une barrière végétale de 2 m2 peut retenir une quantité moyenne de 0,40m3 de sédiments sur un an, avec un piégeage renouvelé et augmenté d'un dixième chaque année. Depuis 1998, des recherches et des expérimentations grandeur nature ont été menées. Les résultats des recherches ont été traduits sous forme de recommandations, de simulations et d’un plan d’intervention par génie végétal à l’échelle du territoire de la Durance[4].

Réalisation d'un ouvrage de génie végétal sur les berges du Bens, un torrent traversant la forêt domaniale de Saint-Hugon (Isère). Cinq ans après les travaux, la végétation naturelle a colonisé les couches de branches à rejets.

Génie végétal en rivière de montagne[modifier | modifier le code]

Les techniques de génie végétal représentent une alternative intéressante aux ouvrages de génie civil, pour protéger les rivières de montagne tant d’un point de vue économique que d'un point de vue écologique. Dans le cadre du projet de recherche franco-suisse Géni'Alp[5] plusieurs chantiers pilotes ont montré le potentiel du génie végétal pur et des techniques mixtes pour protéger des berges de rivières à forte pente (de 3 à 12%), soumises à d'importantes contraintes physiques liées à l’eau et au transport solide, et dans des conditions inédites. Ainsi par exemple, des tests réalisés sur le Pamphiot (cours d'eau se jetant dans le lac Léman) lors des fortes crues de l’année 2015 ont montré que «les lits de plants et plançons implantés en pied de berge ont pu résister à des contraintes respectives de 108, 134 et 150 N/m2, la première saison de végétation, deux ans et deux ans et demi après leur réalisation. Or jusque-là, les valeurs renseignées pour ce type de technique étaient de 20 N/m2 juste après la réalisation[6]». On note aussi que l’effet protecteur des végétaux sur les berges se fortifie « avec le temps et le développement des parties racinaires des végétaux[6] ». Enfin, les ouvrages de génie végétal permettent de «retrouver un niveau de biodiversité (végétaux, coléoptères et macroinvertébrés benthiques) proches de celui des berges naturelles[7]», ce qui n'est pas le cas avec des ouvrages de génie civil (réalisés avec des structures à base de béton, d'enrochements etc.). Un ouvrage consultable en ligne[8] synthétise les connaissances actuelles sur l’utilisation d’espèces et de techniques végétales en rivières de montagne.

L'usage du roseau en Belgique et en Hollande au XIXe siècle[modifier | modifier le code]

Le roseau est commun dans les milieux aquatiques, il croît de préférence sur les plateaux sablonneux élevés ou bas des rivières, des fleuves ou des eaux stagnantes du moment qu'elles ne sont pas trop profondes, de même qu'aux bords des fossés, des canaux, des clôtures, des ruisseaux ou le long des digues intérieures. Aux Pays-Bas et en Belgique, au XIXe siècle, on préfère les roseaux à toute espèce de paille pour couvrir les habitations. Pays de canaux et de polders, le roseau clôt d'autre-part parfaitement les travaux hydrauliques, les vannes et écluses. Coupé en vert, il offre une résistance considérable à la destruction lorsque enfoui dans le sol. Ce n'est que la troisième année suivant la plantation que l'on récolte le roseau de digue (dijkriet). D'autres qualités de roseau prennent d'autre noms: pookriet roseau dague, kramriet, roseau crampon, beslagriet roseau de garniture, bladriet roseau feuille, cette dernière espèce seule est coupée verte et en feuilles aux mois d'août et septembre et sert comme couverture de digues contre le clapotage des vagues ou comme tamponnage des fuites d'eau. Le roseau de digue coupé avant que ne se développe la feuille ou après qu'elle est tombée sert spécialement surtout en Zélande pour les travaux hydrauliques souterrains, etc.[9]. Au Canada, le roseau commun est une espèce exotique envahissante qui prolifère rapidement et menace la biodiversité des milieux naturels.

Fixation des dunes[modifier | modifier le code]

Carte élaborée par Brémontier au XIXe siècle, montrant les semis réalisés à La Teste de Buch. La bande au milieu de la carte représente les semis qu'il a réalisé. Les massifs à gauche et à droite de la carte sont naturels et existaient avant les campagnes de boisement. Le Nord est à droite.

La Fixation des dunes en Aquitaine est redevable à Nicolas Brémontier, qui a donné le plus formel démenti aux reproches injustes qu un public prévenu se plaît à diriger contre le corps honorable et savant des ponts et chaussées. L'envahissement des dunes du golfe de Gascogne fournit à l'homme un combat de vingt années contre les éléments déchaînés. Les sables que la mer rejette sans cesse sur ses bords entre l'embouchure de l'Adour et celle de la Gironde, incapables de résister aux efforts que font pour les soulever et les pousser vers la terre les vents d'ouest si constants et si impérieux dans ces parages, s'amoncelaient peu à peu et donnaient naissance à des dunes que l'on voyait s'avancer chaque jour davantage vers un pays qu'elles menaçaient d'engloutir, en même temps qu elles étaient un obstacle invincible à l'écoulement des eaux vers leur pente naturelle. Elles ensevelissaient les champs, les arbres, les maisons, les villages, les villes. Des forts tels que le fort cantin, destinés à la défense de la plage jadis fréquentée par les bâtiments de commerce, avaient disparu sous les tourbillons; des villes considérables, entre autres l'ancienne Mimizan et Soulac avaient essuyé le même sort. L'élégant clocher de cette dernière, transformé en vigie dominait encore ce désert de sables mouvants et servait de guide aux navigateurs. Déjà il était facile de calculer l'époque où couvrant tout l'espace qui sépare Bordeaux des côtes de l'océan, cette ville elle-même se verrait atteindre par le fléau, lorsque le génie de Brémontier signala un moyen propre à fixer les dunes à les empêcher de gagner païs, pour parler avec la justesse expressive de Montaigne. Voici ce moyen aussi simple dans son application qu'avantageux dans ses résultats - 1 - couvrir la dune de branches couchées pour donner de la stabilité au sable pendant trois à quatre ans; - 2 - semer sur la dune avant d'y placer cette couverture au mélange de graine de pin maritime et de genêt ou ajonc; - 3 - ceindre la partie par une palissade en clayonnages opposés au vent régnant pour la préserver des sables qui y seraient amenés la croissance des plantes et les étoufferaient. Or des travaux de ce genre commencés sous la direction de Brémontier ont donné lieu à de magnifiques forêts de pins qui définitivement fixé les dunes et qui ont pu être exploitées pour la résine quatorze ans après. L expérience a que le chêne, l'aune, le saule, l'arbousier, le châtaignier, l'alizier, le prunier , etc. et même la vigne y réussissent parfaitement. Brémontier eut la satisfaction de voir couronnement de son entreprise. Il fut honoré du titre d'inspecteur général des ponts et chaussées et du grade de chevalier de l'Empire mais sa plus douce récompense était dans le cœur des habitants des Landes. Ils le bénissaient à l'égal d'un Dieu, lui qui avait vaincu les vents, avait imposé des digues aux sables de la mer, qui avait rassuré les propriétaires alarmés et restitué de vastes terrains à la culture. Travailleur rassuré sur l'emploi de sa journée, Brémontiers s'endormit de son dernier sommeil avec le calme de l'homme de bien, à l'âge de 71 ans, en 1809. Grâce à Nicolas Brémontier le voyageur en visitant le littoral du golfe de Gascogne peut se promener à l'ombre de belles plantations et ce n'est pas sans un vif sentiment d'intérêt qu'il lira sur la pierre du monument élevé en ce lieu à la mémoire du bienfaisant ingénieur, les mots suivants qu'y grava la reconnaissance publique: « L'an 1786 sous les auspices de Louis XVI, M.Brémontier, inspecteur général des ponts et chaussées fixa le premier les dunes et les couvrit de forêts. En mémoire du bienfait Louis XVIII continuant les travaux de son frère éleva ce monument. Antoine Lainé ministre de l'intérieur Camille; comte de Tournon, préfet du département de la Gironde 1818 »[10].

On peut citer parmi les précurseurs de cette fixation les Captaux de la famille de Ruat, qui ont mené des essais concluants à La Teste de Buch à la fin du XVIIIe siècle et enfin l’effort et de l’épargne de milliers de paysans landais qui, au cours de deux siècles ont transformé le régime pastoral ancien en régime forestier[11].

Fascine[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Fascine.

Encore au XIXe siècle, lorsqu'une route traverse un marais et en général lorsqu'elle est placée sur un sol tourbeux ou de peu de consistance on l'établit quelquefois sur un grillage en bois ou sur un fascinage, à moins qu'on ne préfère recharger à loisir les remblais en terre ou cailloutis à mesure qu'ils s'affaissent. On place un premier lit de fascinages transversalement à la route mais avec un peu d'obliquité vers l'amont, puis une couche de gravier de 40 à 50 cm d'épaisseur puis une deuxième couche de fascinages croisée avec la précédente surmontée à son tour d'une deuxième couche de gravier de 30 cm d'épaisseur sur cette dernière on établit enfin l'encaissement. Les fascines ont des longueurs variables de l0,5 m à 2,5 m et des grosseurs entre 20 cm et 30 cm de diamètre. Les lits de fascines forment une sorte de grillage flexible léger perméable à l'eau, qui répartit le poids de la route sur une grande surface. Dans les marais d'eau douce on emploie des fascines vertes parce qu'elles peuvent y végéter[12].

Zhulong et Macha en Chine[modifier | modifier le code]

Une digue traditionnelle faite de longs paniers en forme de saucisses en bambou tissé emplit de pierres appelées Zhulong, maintenues en place par des trépieds en bois connus sous le nom de Macha. Système d'irrigation de Dujiangyan

Le Système d'irrigation de Dujiangyan, situé dans la partie occidentale des plaines de Chengdu, à la jonction entre le bassin du Sichuan et le plateau du Qinghai -Tibet, construit vers 256 av.J.-C., modifié et agrandi au cours des dynasties Tang, Song, Yuan et Ming, utilise les caractéristiques topographiques et hydrologiques naturelles pour résoudre les problèmes de détournement d'eau pour l'irrigation, le drainage des sédiments, le contrôle des crues et le contrôle des écoulements, sans l'utilisation de barrages. Commencé il y a plus de 2 250 ans, il irrigue maintenant 668 700 hectares de terres agricoles[13]. Des gabions en bambou remplis de pierres étaient utilisés pour retenir l'eau lors de la construction des digues[14].

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Rey, Freddy,, Gosselin, Frédéric, et Doré, Antoine,, Ingénierie écologique action par et-ou pour le vivant?, Ed. Quae, dl 2014, cop. 2014 (ISBN 9782759221356, OCLC 876900987, lire en ligne)
  2. a et b « N.C.1-R0 : Travaux de génie végétal », sur Unep (consulté le 29 août 2017)
  3. Adam, Philippe$, Lachat, Bernard. et France. Ministère de l'écologie et du développement durable., Le génie végétal : un manuel technique au service de l'aménagement et de la restauration des milieux aquatiques, Documentation française, (ISBN 2110062843, OCLC 300432393, lire en ligne)
  4. Rey F. et al., « Utilisation innovante du génie végétal pour le contrôle de l’érosion et de la sédimentation à l’échelle du territoire de la Durance », Sciences Eaux & Territoires,‎ (lire en ligne)
  5. « Géni'Alp » (consulté le 22 mars 2018)
  6. a et b Evette A., et al., « Oser le génie végétal en rivière de montagne – Retour d'expérience sur les ouvrages Géni'Alp », Sciences Eaux & Territoires,‎ , p. 6 (lire en ligne)
  7. Cavaillé, P., et al., « Quelle biodiversité pour les berges aménagées ? », Génie Biologique 14(1),‎ , p. 32-38 (lire en ligne)
  8. Bonin L., Evette A. et al, Génie végétal en rivière de montagne – Connaissances et retours d’expériences sur l’utilisation d’espèces et de techniques végétales, (lire en ligne)
  9. Hermanus Eliza Verschoor, Mémoire sur la culture et l'emploi en agriculture et en économie rurale du roseau commun, (lire en ligne), p. 404-414
  10. Charles Beaufrand, Biographie des grands inventeurs dans les sciences, les arts et l'industrie, Léautey, (lire en ligne)
  11. Histoire de La Teste-de-Buch sur communes-francaises.com
  12. Joseph Mathieu Sganzin. Programme ou résumé des leçons d'un cours de constructions: avec des applications tirées spécialement de l'art de l'Ingénieur des ponts et chaussées, t. 1, 1840, p. 199. Consulter en ligne
  13. Mount Qingcheng and the Dujiangyan Irrigation System sur unesco.org
  14. Lian Tairan. Le bambou en Chine. Archive de documents de la fao Consulter en ligne

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]