L'EAU POUR TOUS ? L'APPROVISIONNEMENT EN EAU DES VILLES INDUSTRIELLES DU MASSIF DU PILAT (FRANCE) DEPUIS DEUX SIÈCLES

Luc BERGER

Lycée Lamartinière-Duchère de Lyon

Dans un contexte général de forte demande en eau, la sécheresse atmosphérique de l'été 2003 combinée à de fortes chaleurs ont souligné une certaine fragilité de notre approvisionnement. Or, au cours des deux derniers siècles, la France a déjà connu des périodes de forte tension sur la ressource en eau. Ce fut en particulier le cas au cours du XIXe siècle avec la naissance puis la croissance de l'industrie. L'augmentation rapide de la demande en eau s'est alors heurtée à des difficultés d'alimentation engendrant concurrence et conflits entre usagers.

Les vallées industrielles du massif du Pilat en fournissent un bon exemple. Des industries fortement consommatrices se sont développées dans un espace dont les ressources hydriques sont limitées et irrégulières. Nous avons retenu ici l'exemple de deux vallées du massif particulièrement caractéristiques, les vallées du Gier et de la Cance (fig 1).

Un puissant essor industriel au XIXe siècle

De longue date, souvent en complément des activités agricoles, les campagnes du Pilat ont accueilli de nombreuses activités artisanales : travail du bois, des peaux ou du papier à Annonay, passementerie autour de Saint-Chamond, petite métallurgie autour de Rive-de-Gier et de Saint-Etienne ... Les rivières se prêtent bien aux aménagements : les pentes fortes facilitent l'installation des roues hydrauliques destinées à mouvoir des maillets, des foulons ou des martinets ; la pureté des eaux est propice au lavage, au blanchiment ou au traitement de la matière première. Le développement économique des vallées du Pilat s'appuie sur donc sur cette longue tradition, favorisée par la proximité du marché et des donneurs d'ordre lyonnais et stéphanois.

Au XIXe s, l'industrialisation de ces vallées répond à un schéma assez général : des capitaux et un savoir-faire, la présence d'énergie bon marché, des infrastructures de transport, l'esprit d'entreprise de certains artisans, des innovations techniques...

La production houillère dans le bassin du Gier fournit une énergie bon marché, d'ailleurs expédiée hors de la vallée grâce à la construction d'un canal de Rive-de-Gier à Givors (fin XVIIIe s) et à la voie ferrée (1832) En liaison avec cette énergie, de nouvelles branches industrielles apparaissent : sidérurgie, grosse métallurgie (armement, matériel ferroviaire, ...) de Rive-de-Gier à Saint-Chamond, verrerie autour de Rive-de-Gier.

Les secteurs traditionnels sont quant à eux renouvelés par l'application de nouvelles méthodes de production. Les découvertes de la chimie (blanchiment au chlore, colorants artificiels par ex) ou l'introduction du métier Jacquard assurent ainsi un nouvel élan aux productions locales (papeterie, mégisserie et tannerie d'Annonay ; ennoblissement textile de Saint-Chamond).

Au XXe s, les industries du bassin du Gier (de St-Chamond à Rive-de-Gier) et de l'agglomération annonéenne traversent une succession de crises et de périodes de reprise. A l'origine de ces difficultés, on trouve les répercussions des crises économiques nationales et internationales mais aussi la concurrence d'autres régions industrielles mieux situées et plus actives économiquement. Aucune branche nouvelle ne vient renouveler le tissu industriel local sauf à Annonay où la fabrication d'autocars (aujourd'hui Renault) est aujourd'hui devenue le principal employeur de la ville. Quant au pays noir constitué dans la vallée du Gier, il a été particulièrement frappé par la désindustrialisation depuis un demi-siècle. L'industrie saint-chamonaise qui avait un temps mieux résisté est à son tour menacée (fermeture programmée de GIAT Industries).

L'industrie : des besoins en eau croissants qui entrent en concurrence avec des usages traditionnels

Toutes ces industries font largement appel à l'eau :

- pour la fourniture d'énergie. L'usage de l'eau à des fins énergétiques persiste jusqu'au XXe s. D'abord par le maintien de l'usage des roues hydrauliques, simples d'usage et peu coûteuses. Une chute d'eau de 2 à 5 m permet en effet à une roue hydraulique de fournir 4 à 6 cv, puissance suffisante pour de nombreux usages. La forte pente se révèle ici un atout important et permet de multiplier les dérivations (fig 2). Avec la diffusion de la machine à vapeur, la demande en eau pour la production d'énergie augmente considérablement. D'abord destinée à l'exhaure dans la vallée du Gier, son utilisation s'élargit à l'ensemble des activités. L'industrie prélève également de l'eau pour le refroidissement des machines, en métallurgie et verrerie principalement.
- pour le traitement de la production. L'eau entre dans la plupart des recettes de fabrication : pour la trempe, le rinçage et le tannage des peaux en mégisserie ; pour les différents bains et lavages nécessaires à l'ennoblissement textile ; pour le traitement des chiffons (avant l'introduction de la cellulose) et l'obtention de la pâte chez les papetiers.
- enfin, dans le cas du canal de Rive-de-Gier à Givors pour compenser les pertes liées aux infiltrations ou aux éclusées est également un important demandeur d'eau.

Cette demande se superpose à des usages établis depuis longtemps :

- celle des scieurs et des meuniers utilisateurs de roues hydrauliques ;
- celle des agriculteurs qui, en saison sèche, ont l'habitude d'irriguer les prairies proches du réseau hydrographique à l'aide de simples dérivations.
- celle évidemment des ménages dont le nombre augmente : entre 1800 et 1914, la population d'Annonay, de Rive-de-Gier ou de Saint-Chamond passe d'environ 5 000 à 6 000 habitants pour chaque ville, à plus de15 000 h à 16 000 habitants.

Des vallées où la ressource en eau peut être déficiente

Le massif du Pilat appartient à la bordure orientale du Massif Central constituée ici quasi exclusivement de roches cristallines (granites) et de roches métamorphiques (gneiss, schistes principalement). L'ensemble de ce matériel est peu perméable et les réserves aquifères très faibles. La seule ressource disponible localement est donc constituée par le réseau hydrographique de surface.

En l'absence de réseau phréatique notable, le régime des rivières est donc seulement commandé par celui des précipitations et des températures, de type pluvio-thermal (fig 3). De mai à septembre, le Gier et la Cance connaissent des étiages prononcés lorsque les précipitations se raréfient et que l'évapotranspiration est maximale. Les débits estivaux (juillet, août et septembre) ne représentent que 15 % de l'écoulement annuel total.

Ces débits connaissent également une forte irrégularité interannuelle conforme à celle des précipitations. Le graphique des fréquences de dépassements mensuels des débits du Gier et de la Cance (fig 4) montre une forte irrégularité au printemps et en automne. La probabilité d'avoir des débits faibles au printemps, en été puis en automne est donc élevée.

Des usages qui altèrent fortement l'écoulement naturel

La combinaison d'une utilisation croissante de l'eau et d'une forte irrégularité de la ressource entraîne dans la 1ère moitié du XIXe s une forte perturbation de l'écoulement et de la qualité de l'eau.

Les prélèvements sur le réseau hydrographique se traduisent obligatoirement par un affaiblissement des débits. Cet affaiblissement peut être plus ou moins important en volume (suivant l'importance des prélèvements et des restitutions, la différence entre les deux constituant la consommation) et plus ou moins prolongé dans le temps (suivant la durée entre prélèvements et restitutions). L'irrigation et la production d'énergie introduisent les principales perturbations. 1

L'irrigation soustrait des débits importants au réseau hydrographique en saison sèche : en année moyenne, vers la fin du XIXe s, le Gier perd ainsi près de 10 % de son module en amont de Rive-de-Gier, la Cance environ 15 % de son module en amont de Rive-de-Gier. En année sèche (fréquence décennale), ces prélèvements deviennent considérables : 50 % des débits du Gier en amont de Rive-de-Gier, la totalité des débits de la Cance en amont d'Annonay (fig 5a).

Dans la traversée des agglomérations industrielles, la consommation des usiniers, et secondairement des ménages, viennent prélever une nouvelle tranche aux débits des deux rivières. La mise en œuvre des machines à vapeur en particulier nécessite de grandes quantités d'eau (environ 10 m3 d'eau/cheval-vapeur). Or, à Rive-de-Gier, en 1876, l'ensemble des machines à vapeur recensées pour l'exhaure et la métallurgie totalisent 12 000 cv. Sur cette base, c'est environ 1,4 m3 qui sont nécessaires à chaque seconde soit la totalité du module de la rivière en juillet et en août au droit de la ville (fig 5b).

Par ailleurs, la mise en mouvement des roues hydrauliques se traduit par d'importantes fluctuations de débits consécutives à la succession d'éclusées et de lâchers d'eau (fig 6a et 6b).

Les eaux de rivière reçoivent dans la traversée des agglomérations industrielles toutes les eaux usées domestiques et industrielles. Celles-ci augmentent logiquement en volume avec l'essor industriel et démographique. Mais la pollution change également de nature au cours des deux derniers siècles. Dans les recettes de fabrication, les produits issus de la chimie remplacent progressivement les ingrédients tirés directement du milieu naturel. Toutes les formes d'altération progressent (fig 7) :

- dégradation physique de la qualité de l'eau  : eau trouble, forte charge en MES, coloration, augmentation de la température de l'eau, ...

- et dégradation chimique : une eau plus dure (mesurée par le degré hydrotimétrique), forte charge de matière en suspension (MES) et en matière organique, variations de pH, etc.

Des perturbations génératrices de nuisances et de conflits d'usage

L'addition d'une forte demande, de perturbations hydrologiques et de rejets croissants d'eaux usées débouche d'abord sur des nuisances.

Des odeurs jugées « pestilentielles » voire « méphitiques » montent du lit des rivières. Plus grave, la santé des populations est menacée par la mauvaise qualité des eaux de boisson. Les puits sont contaminés (fig 8) et le choléra est récurrent jusqu'au début du XXe s.

Pour les entreprises, le manque d'eau oblige à de longues périodes d'inactivité : le canal de Givors à Rive-de-Gier ferme en août, les papetiers d'Annonay chôment une centaine de jours, les meuniers 3 à 4 mois par an. La pratique des éclusées ajoute également une perturbation supplémentaire et oblige à des arrêts de travail les usagers d'aval (fig 6c).

Toutes ces perturbations peuvent déboucher sur de véritables conflits. En année sèche, ces conflits prennent une acuité toute particulière. Les utilisateurs d'amont, surtout s'ils sont d'une autre corporation, sont toujours accusés de trop consommer ou de rendre une eau trop polluée. Les industriels se plaignent tout particulièrement des trop grands prélèvements effectués par les agriculteurs irrigants. Selon certains témoignages, ils arment parfois des milices chargées de remonter le lit des rivières et de fermer les vannes de dérivation. De nombreuses pétitions sont adressées aux mairies ou aux préfectures de l'Ardèche ou de la Loire. Vers le milieu du XIXe s, les conflits portant sur l'utilisation des cours d'eau sont les seconds par le nombre dans les tribunaux du département de la Loire.

Mais, par ignorance ou par impuissance, tous les échelons administratifs demeurent inefficaces. Les municipalités, au pouvoir limité dans ce domaine, demeurent relativement passives face aux intérêts économiques mis en jeu et en premier lieu à cause de la forte présence des industriels dans les conseils municipaux. Par ailleurs, le droit issu de la Révolution française est mal adapté aux nouvelles conditions économiques. La loi autorise en effet les propriétaires riverains à pratiquer librement des prises d'eau mais en respectant le libre écoulement des eaux. Avec la multiplication des prélèvements, le contrôle administratif est impossible et le recours aux tribunaux se multiplie logiquement. Il faut attendre 1898 pour que la loi apporte quelques précisions. Dans les cas des rivières ni navigables ni flottables, elle distingue le lit et l'eau. Si le lit appartient aux propriétaires riverains, l'eau n'appartient à personne et son usage par le riverain est limité par l'intérêt général. La confrontation entre droit d'usage et intérêt général demeure délicate et les situations conflictuelles persistent. Cependant, la disparition progressive de certains usages de l'eau (les machines à vapeur par ex) et les nouveaux modes d'alimentation en eau dans les deux vallées (voir ci-dessous) permettent de limiter les situations conflictuelles à partir de la fin du XIXe s.

Enfin, en ce qui concerne la mauvaise qualité de l'eau, l'impuissance est quasi totale. La seule limite est celle définie, tardivement, par des arrêts de la Cour de Cassation (du 27/01/1859 en particulier) qui introduit la notion de « seuil normal d'inconvénients admissibles ». La notion est floue et les contrôles rares. De plus, la fonction d'égout des cours d'eau est unanimement reconnue et les nuisances souvent minorées par les autorités administratives.

L'édification de barrages-réservoirs et l'interconnexion entre réseaux

L'alimentation en eau va être progressivement améliorée à partir de la seconde moitié du XIXe s. La croissance de la demande, les mauvaises conditions d'alimentation et les mécontentements quasi permanents des usagers obligent les municipalités à envisager de nouvelles solutions. Sous la poussée du mouvement hygiéniste qui se développe alors en France, L'Etat encourage les communes à s'équiper.

Contenu de la configuration des bassins-versants, le choix des municipalités se porte sur l'édification de barrages-réservoirs en amont des principales agglomérations (fig 9). Dans la vallée de la Cance, un barrage est édifié dans le lit du Ternay, affluent de la Deûme. Le barrage du Couzon, un affluent du Gier, édifié par la Cie du canal de Givors en 1812 pour l'alimentation du canal est racheté par la commune de Rive-de-Gier en 1886 après l'arrêt définitif de la navigation en 1878. En 1870, la commune de St-Chamond achève la construction du barrage dit « de la Rive » sur un affluent du Gier.

Rapidement, l'édification de ces barrages se révèle une solution insuffisante. L'eau distribuée, faute de traitement préalable - sauf à Annonay -, est de qualité médiocre. Pour des raisons techniques - pertes importantes, mauvais calibrage des conduites d'amenée - ou à cause d'une mauvaise estimation de la croissance de la demande, les quantités distribuées sont insuffisantes. Des coupures ont lieu en été et les formes traditionnelles d'approvisionnement persistent donc.

Mis en sommeil par les guerres mondiales et les difficultés économiques, les projets d'édification de nouveaux barrages-réservoirs sont réalisés après la Seconde Guerre mondiale. Trois nouveaux barrages sont édifiés dans la vallée du Gier. Dans le même temps, de nombreuses communes rurales se regroupent en syndicats intercommunaux qui dépassent souvent les limites des bassins-versants étudiés afin d'améliorer leur alimentation en eau, le plus souvent limitée jusqu'alors à des captages de source. Ces syndicats vont dorénavant s'alimenter dans la nappe phréatique du Rhône dont l'eau est ensuite transférée vers les communes participantes.

La dernière étape pour assurer l'alimentation a consisté en l'interconnexion des différents réseaux.

Sauf à Rive-de-Gier, tous ces systèmes de distribution ont été affermés à des compagnies privées depuis une vingtaine d'années.

Le problème de l'approvisionnement des villes industrielles a aujourd'hui totalement perdu de son acuité, la demande industrielle ayant assez fortement baissé depuis un quart de siècle (fig 10), l'irrigation agricole - pour l'arboriculture en particulier - se faisant dorénavant à partir de lacs collinaires.

Des efforts de restauration

Les barrages-réservoirs ont apporté de nouvelles modifications dans les conditions des écoulements de surface.

Les débits des sections courts-circuitées (de l'aval des barrages-réservoirs aux villes industrielles) sont affaiblis. Cette perturbation a été particulièrement forte après l'édification de la 1ère génération de barrages-réservoirs (fig 12a). En effet, sauf pour le barrage du Ternay du fait de la pression des papetiers, aucun débit-réservé n'a été envisagé pour soutenir les débits d'étiage. Les barrages construits après la Seconde Guerre mondiale ont des effets moins perturbateurs (fig 12b) du fait de l'existence d'un débit-réservé destiné à la sauvegarde de la vie piscicole et à préserver l'attrait touristique de ces vallées (aujourd'hui partiellement comprise dans le parc régional du Pilat). L'affaiblissement des débits n'en demeure pas moins remarquable en particulier en automne lors du remplissage des retenues.

Dans la traversée des agglomérations industrielles (fig 13), les rivières reçoivent les rejets industriels et domestiques. Les débits des rivières augmentent alors assez nettement. En période d'étiage et lors d'années sèche, ce phénomène est très marqué. A St-Chamond, les effluents représentent jusqu'à 20 % des débits en juillet. Selon l'Agence de l'eau, la proportion d'effluents dans le Gier est de 50 % en sécheresse quinquennale.

Par ailleurs, la qualité des eaux courantes demeure très mauvaise à l'aval des villes industrielles. Toute vie piscicole demeure impossible à l'aval des villes industrielles. Mais depuis les années 1960, une sensibilité nouvelle s'est développée vis à vis des problèmes d'environnement. Le rôle d'égout dévolu au réseau hydrographique est remis en question. Sous la pression de la législation française et européenne, les communes se sont équipées, parfois tardivement, de stations d'épuration : Rive-de-Gier - et dix autres communes raccordées - en 1989, Annonay en 1994, St-Chamond en 2000. Quelques industriels se lancent dans l'utilisation de techniques « propres ». Les premiers résultats peuvent être aujourd'hui observés. Les sections à l'aval d'Annonay et de Rive-de-Gier ont fait un saut qualitatif au cours des dernières années dans la classification de la qualité des eaux de surface élaborée par l'Agence de bassin RMC (fig 11), même si globalement l'état des eaux de ces rivières est peu satisfaisant.

Conclusion

L'exemple des vallées industrielles du Gier et de la Cance permet de formuler quelques remarques sur l'histoire plus générale de l'approvisionnement en eau en France :

- dans un certain cadre géographique et économique précis, l'approvisionnement en eau a pu être beaucoup plus difficile et conflictuel autrefois qu'aujourd'hui ;

- les perturbations hydrologiques et écologiques ont pu également être beaucoup plus importantes à certains moments. Les préoccupations écologiques nouvelles sont aujourd'hui prises en compte et des améliorations sont possibles à relativement court terme.

Enfin, bien que dans le monde les enjeux soient souvent plus considérables, les espaces concernés d'échelle différente, on retrouve à travers cet exemple une problématique actuelle fondamentale : quelle politique de l'eau pour un développement durable ? .

1 Les chiffres proposés sont des ordres de grandeur tirés de recherches précédentes (Berger L, 1998) qui sont élaborés à partir de manuels techniques et des archives nationales, départementales et municipales. Ces chiffres sont confortés par les témoignages extraits de ces mêmes archives.

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