Pour Freddy REY, Directeur de recherche en écologie ingénieriale à l’INRAE et co-auteur¹ de l’article scientifique « Solutions fondées sur la Nature (SfN) pour la gestion de l’eau : état des lieux pluridisciplinaire et besoins en recherche« , les SfN représentent aujourd’hui un levier majeur pour répondre aux défis liés au changement climatique, à la durabilité des territoires et plus particulièrement aux risques hydrologiques. Cet article vise à structurer le champ d’actions et à soutenir leur intégration dans les politiques publiques.

Cet article propose :

• 💧 une synthèse pluridisciplinaire et une approche transdisciplinaire des connaissances sur les Solutions fondées sur la nature (SfN) pour la gestion de l’eau
• 🔬 une analyse des apports de l’ingénierie écologique, des sciences hydrologiques, écologiques et sociales
• 🧭 une identification des principaux verrous scientifiques et des priorités de recherche pour renforcer leur mise en œuvre opérationnelle.
  

Résumé :

Les solutions fondées sur la nature (SfN) offrent une manière de préserver, gérer et restaurer les écosystèmes afin de mieux relever les défis sociétaux actuels, en combinant les avantages pour la société et l’environnement, notamment la biodiversité. Elles constituent une réponse aux défis actuels liés au changement climatique en matière de gestion de l’eau. Cependant, divers obstacles persistent à la mise en œuvre des SfN, tels qu’un manque d’appropriation du concept, ainsi que des besoins en connaissances et en savoir-faire. En se concentrant sur les défis sociétaux liés à l’eau, les auteurs soulignent l’importance de mettre en œuvre des projets pluridisciplinaires et transdisciplinaires lors de la mise en œuvre de projets de SfN. Cela nécessite de nouvelles approches en matière de recherche, de pratique et de gouvernance. Et permet d’identifier les leviers d’une utilisation généralisée des SfN pour la gestion de l’eau.

1. Solutions fondées sur la nature pour la gestion de l’eau : des avantages pour l’environnement et la société

Les solutions Fondées sur la Nature (SfN) sont des actions visant à protéger, gérer durablement et restaurer les écosystèmes, ainsi qu’à répondre aux défis sociétaux et aux enjeux de conservation de la biodiversité.

Comité français de l’UICN, 2019

Il s’agit d‘actions intégrant des caractéristiques et des processus naturels dans des projets appliqués afin d’assurer leur développement durable. Le concept de SfN a été défini à la fin des années 2000, à l’échelle mondiale, par des institutions telles que l’Union internationale pour la conservation de la nature (UICN) et, plus récemment, la Commission européenne (CE).

Depuis, de nombreux pays ont mis en œuvre des projets de SfN (Cohen-Shacham et al., 2019). Ces derniers s’appuient sur des méthodes et des techniques également associées à d’autres concepts tels que le génie écologique, le génie biologique des sols et de l’eau, ou les infrastructures vertes/bleues (Nesshöver et al., 2017). Cependant, elles diffèrent des approches et méthodes développées dans le domaine du biomimétisme (Benyus, 1997 ; Dicks et al., 2021).

Dans le domaine de la gestion de l’eau, les Solutions fondées sur la Nature (SfN) correspondent à diverses actions :

• protéger ou améliorer la qualité et/ou la quantité des ressources en eau et des écosystèmes ;
• réduire l’impact des risques naturels (inondations et sécheresses), de l’urbanisation et de la pollution due aux activités humaines ;
• préserver ou améliorer la biodiversité (Fig. 1 ; Rey et al., 2023).

Certaines de ces actions étaient déjà proposées avant le développement du concept de SfN, ce dernier apportant une perspective systémique pour traiter conjointement l’adaptation au changement climatique, la restauration de la biodiversité et les questions d’équité. Par exemple, la restauration des zones humides permet de réduire les risques d’inondation ou de pénurie d’eau, de garantir l’approvisionnement en eau et de lutter contre le changement climatique.

concilier la protection des personnes,
des activités économiques et des biens avec des gains pour la biodiversité
et les écosystèmes

Les impacts sont atténués par la séquestration du carbone, tout en apportant des avantages aux écosystèmes et à la société. De tels projets visent à concilier la protection des personnes, des activités économiques et des biens avec des gains pour la biodiversité et les écosystèmes.

Exemple : restauration d’une rivière canalisée dans un cours d’eau à méandres

Un autre exemple est la restauration d’une rivière canalisée dans un cours d’eau à méandres, dans le but de lui permettre de fonctionner plus naturellement (améliorer les échanges avec les aquifères souterrains, la biodiversité et la résilience de l’écosystème), tout en ralentissant la vitesse d’écoulement et en réduisant les impacts des inondations potentielles.

Gestion de l’eau urbaine et des eaux pluviales

La revégétalisation des ouvrages de génie civil sur les berges peut également être considérée comme une Solution fondée sur la Nature (SfN). Les SfN ont également de nombreuses applications dans la gestion de l’eau urbaine (Ramirez-Agudelo et al., 2020). En effet, la nature en ville peut contribuer à atténuer le ruissellement, ainsi qu’à réduire les impacts de la sécheresse, en améliorant l’infiltration, le stockage temporaire de l’eau, l’évapotranspiration et la biodiversité. De plus, elles peuvent également contribuer à réduire l’effet d’îlot de chaleur urbain (ombre, zones plus fraîches, évapotranspiration) et à améliorer la qualité du paysage et le bien-être des citoyens, notamment sur les plans social et sanitaire (Choe et al., 2020).

L’une de leurs principales applications est la gestion des eaux pluviales, grâce à la promotion de la rétention d’eau, de l’infiltration, de l’évapotranspiration et de la réutilisation. Ceci limite le développement ultérieur des ouvrages hydrauliques et des coûteux réseaux de collecte ou de drainage des eaux. Les substrats naturels (NbS) assurent un traitement naturel des eaux pluviales et soutiennent la recharge des aquifères et des cours d’eau. Ils permettent de réduire la taille des systèmes de collecte et de transfert et des stations d’épuration associées, ainsi que leurs coûts.

Le traitement des polluants

La combinaison du sol, de la végétation et des systèmes racinaires, associée aux mycorhizes, peut fixer et/ou traiter de nombreux polluants (Lafforgue, 2016a). Les métaux lourds peuvent être fixés dans la partie superficielle du sol, une situation plus favorable que dans les sédiments des cours d’eau, où ils pourraient être remobilisés.

Solutions fondées sur la Nature existantes

Parmi les Solutions fondées sur la Nature (SfN) existantes, on peut citer :

• les zones humides artificielles à écoulement de surface, qui permettent une purification complémentaire des eaux usées grâce aux bactéries fixées aux plantes et aux sédiments ;
• les noues végétalisées et les jardins de pluie, véritables îlots de végétation aménagés en ville pour favoriser l’infiltration de l’eau dans le sol et contribuer à la protection contre les îlots de chaleur urbains ;
• les bassins de rétention végétalisés, qui retiennent l’eau lors de fortes pluies et permettent son infiltration (Boano et al., 2020 ; Penru et al., 2017 ; Simperler et al., 2020).
• les toitures végétalisées favorisent l’évapotranspiration des eaux pluviales ainsi que l’isolation thermique et acoustique des bâtiments.

Vers une gestion de l’eau plus intégrée et globale

Ainsi, les SfN participent à une gestion de l’eau plus intégrée et globale (Zölch et al., 2017 ; Jessup et al., 2021). Elles surmontent l’opposition traditionnelle entre la gestion de l’eau pour les usages humains et la préservation écologique, en promouvant une « conception avec la nature » plutôt qu’une « conception contre la nature » (McHarg, 1967). Mises en œuvre en tenant pleinement compte du contexte local, elles pourraient susciter des changements positifs, contribuer à recadrer les débats politiques sur l’adaptation au changement climatique, accroître la participation citoyenne à la politique et à la planification de la gestion des risques, tout en conciliant les réponses aux défis sociétaux et les stratégies de conservation de la biodiversité dans un cadre commun.

Les obstacles à la mise en œuvre des SfN

Cependant, de nombreux obstacles entravent la mise en œuvre des Solutions fondées sur la Nature (par exemple, Seddon et al., 2020). La gouvernance locale a également une influence déterminante sur la manière dont les Solutions fondées sur la Nature sont appliquées et gérées (Guerrin et al., 2023a). Bien que les solutions fondées sur la nature aient été adoptées à l’échelle internationale, leur mise en œuvre varie considérablement dans les contextes locaux.

Les connaissances sur leur mise en œuvre concrète restent partielles et dépendent du contexte, tandis que le concept de « solutions fondées sur les preuves » (NbS) peut donner lieu à diverses interprétations (Guerrin et al., 2023a). Les collectivités locales du monde entier investissent désormais dans des projets de NbS. Cependant, on sait peu de choses sur la manière dont ces projets sont compris et gérés dans différents contextes institutionnels, géographiques et sociopolitiques, en particulier lorsqu’ils sont mis en œuvre par des acteurs aux objectifs, valeurs, représentations et sources de légitimité différents, voire conflictuels (Guerrin et al., 2023a, 2023b ; Drapier et al., 2024). Par conséquent, les professionnels de l’eau soulèvent actuellement plusieurs questions.

Questions sur les SfN

Parmi les questions soulevées :

• Quelle est l’efficacité des Solutions fondées sur la Nature (SfN) et quelle est l’échelle de mise en œuvre adéquate ?
• Quelle est leur plage d’efficacité (par exemple, des événements climatiques modérés aux événements climatiques extrêmes) et comment peuvent-elles être combinées aux infrastructures grises existantes ou nouvelles ?
• Comment doivent-elles être conçues pour tenir compte du changement climatique ?
• Quel type de suivi sont nécessaires avant, pendant et après leur mise en œuvre pour assurer leur gestion adaptative et leur maintenance à long terme ?
• Quelles compétences et quelle gouvernance spécifiques sont requises ?
• Comment faciliter le processus d’appropriation (par les autorités locales et les citoyens) ?

En définitive, la question aujourd’hui est de voir comment, dans leur conception et leur mise en œuvre opérationnelle, les SfN peuvent contribuer à mieux soutenir les relations entre les enjeux quantitatifs et qualitatifs liés au cycle de l’eau, c’est-à-dire entre la gestion des extrêmes hydrologiques (crues, étiages) et leurs effets, et la gestion des polluants (polluants en suspension solides, pesticides, engrais, métaux, hydrocarbures, etc.) ou les flux de sédiments.

Interaction entre le changement climatique, l’eau et les écosystèmes

Dans ce contexte, la question porte sur l’interaction entre le changement climatique, l’eau et les écosystèmes, et exige une anticipation et une adaptation des pratiques. Les chercheurs doivent être impliqués dans les discussions. Ils peuvent présenter des résultats scientifiques, des expériences et des études de cas, analyser les défis et les changements positifs, et identifier les lacunes de la recherche. À cette fin, nous considérons que les approches pluridisciplinaires et transdisciplinaires sont de la plus haute importance dans les projets appliqués liés à l’eau, maximisant ainsi les bénéfices pour la biodiversité et pour la société.

Ceci devrait permettre d’identifier les obstacles et les leviers pour une utilisation généralisée des solutions fondées sur la nature (SfN) dans le secteur de l’eau.

2. Considérer les approches pluridisciplinaires pour la gestion de l’eau

Des approches pluridisciplinaires sont nécessaires pour concevoir des actions SfN efficaces et durables pour la gestion de l’eau.

Leur application aux milieu·e·s aquatiques implique des recherches dans les domaines de l’écologie, des géosciences, de l’économie, des sciences de la santé et des sciences humaines et sociales.

Une telle approche pluridisciplinaire devrait permettre d’améliorer à la fois la résilience des écosystèmes et la gestion de l’eau, à des échelles territoriales adaptées (Rey, 2021).

Génie écologique et génie biologique

Les travaux sur le concept de Solutions fondées sur la Nature (SfN) ont été largement développés dans le domaine de l’écologie. En particulier, la recherche est régulièrement interrogée dans des domaines tels que le génie écologique (Bergen et al., 2001) et le génie biologique des sols et de l’eau (Preti et al., 2022).

Par exemple, le changement climatique conduit à de nouvelles stratégies visant à prévenir les inondations et les sécheresses. Les valeurs seuils, telles que celles caractérisant la résistance des structures de protection végétale contre les inondations, peuvent être ajustées. Les espèces résistantes aujourd'hui pourraient ne pas le rester à l'avenir, et les incertitudes augmentent. L'invasion d'espèces exotiques et les infestations de ravageurs sont susceptibles de se produire et d'avoir un impact considérable sur la biodiversité, la résilience des écosystèmes et la santé humaine. 

Des mesures de contrôle sont donc nécessaires, car l'amélioration de la biodiversité ne doit pas entraîner de conséquences néfastes incontrôlées (Rey et al., 2019). 

Quelles échelles spatiales pertinentes pour les SfN ?

Par ailleurs, d’un point de vue socio-écologique, l’application des Solutions fondées sur la Nature (SfN) soulève la question des échelles spatiales pertinentes pour leur mise en œuvre (Guerrin et al., 2014 ; Babi Almenar et al., 2021). Les projets locaux doivent également être appréhendés comme les étapes successives d’un processus à plus long terme, où chaque étape peut contribuer à un projet global et pluriannuel : la cohérence globale dans l’espace et le temps est donc requise.

De plus, un nombre croissant de modèles permet de concevoir et de positionner les structures végétalisées de manière plus judicieuse (Tardio et Mickovski, 2023). À l’échelle urbaine, comme dans les milieux plus naturels, où ces solutions doivent-elles être implantées, avec quel niveau de technicité, ou doivent-elles être généralisées ?

L’intégration de zones humides artificielles à écoulement de surface, utilisées par exemple pour le traitement de la pollution de l’eau, implique divers domaines et acteurs (Penru et al., 2017). Est-il possible de quantifier le potentiel des Solutions fondées sur la Nature (SfN) par type de végétation (par exemple, rétention d’eau du sol en période de sécheresse, protection de la qualité de l’eau et/ou de l’air, recharge des aquifères, régulation de la température de l’air, interactions avec la faune, etc.) ?

L’échelle temporelle des SfN

L’échelle temporelle est un autre aspect clé des SfN, notamment en matière d’écologie. En effet, un écosystème évolue avec le temps et n’est pas un système statique, contrairement aux infrastructures grises. Dans ce contexte, les impacts à moyen et long terme du changement climatique compromettent la capacité des espèces à se développer et à survivre, et des stratégies d’adaptation doivent être envisagées tant au stade de la conception que de l’exploitation (Lafforgue, 2016b).

Maintenance et réhabilitation des SfN pour la gestion de l’eau

De plus, la maintenance, le vieillissement et la réhabilitation des Systèmes fondés sur la Nature (SfN) pour la gestion de l’eau constituent des préoccupations émergentes qui nécessitent des méthodologies différentes de celles appliquées aux infrastructures grises (Langemeyer et Baro, 2021). Ceci souligne l’importance cruciale de la maintenance des SfN. Cette maintenance est encore plus critique que pour les infrastructures grises, car les SfN reposent sur des espèces vivantes présentant des interactions complexes entre elles et avec leur environnement. Les espèces envahissantes, les infestations de ravageurs, le changement climatique, l’évolution des propriétés des sols et la contamination progressive des sols et substrats des SfN sont autant d’exemples de problèmes susceptibles d’impacter fortement leurs performances.

Il est donc essentiel de développer des méthodes de surveillance et d’étude pertinentes des SfN, permettant d’adapter leur fonctionnement et de maintenir leur efficacité à long terme. Pour ce faire, afin de maximiser à la fois les bénéfices pour la biodiversité et les bénéfices pour la société dans le cadre du cycle global de l’eau, les praticiens ont besoin de méthodes et d’outils pour évaluer l’efficacité et prédire le potentiel des SfN.

Le triptyque « collecter, stocker et utiliser » l’eau de pluie

Les approches statistiques peuvent constituer une bonne solution pour une évaluation critique pertinente des solutions proposées (Bouzouidia et al., 2021 ; Gómez et al., 2021). Certaines questions portent plus spécifiquement sur la régulation des ressources en eau et de leurs flux. En effet, l’un des objectifs des chercheurs actuels est de mettre en évidence les rôles joués par les milieux aquatiques et terrestres dans la préservation des ressources en eau (Gutry-Korycka, 2019). Ceci inclut le triptyque « collecter, stocker et utiliser » l’eau de pluie, qui doit être envisagée en remplacement de l’eau potable pour certains usages.

• Quelles solutions fondées sur la nature (SFN) peuvent contribuer à relever ce défi ?
• Quel est leur lien avec la recharge des nappes phréatiques ou le fonctionnement des cours d’eau ?
• Quel est leur impact sur la qualité de l’eau ?
• En particulier, quelles mesures naturelles de rétention d’eau contribuent à ralentir le débit de l’eau par la restauration des écosystèmes ou la modification des pratiques agricoles et sylvicoles ?

Les SfN pour répondre aux défis sociétaux

Comme évoqué précédemment, si les SfN sont de plus en plus utilisées pour répondre à certains défis sociétaux, la question de l’échelle d’action la plus appropriée pour la gestion de l’eau reste souvent en suspens. Les échelles des bassins versants imbriqués semblent être les plus cohérentes pour une meilleure gestion du cycle de l’eau. Cependant, la prise de décision n’est généralement pas structurée selon des catégories hydrologiques (Guerrin et al., 2014 ; Fernandez et al., 2014). Différentes échelles territoriales, entités et niveaux de responsabilités peuvent créer des difficultés dans la mise en œuvre des Solutions fondées sur la Nature (SfN) visant à prévenir les inondations, limiter l’impact des sécheresses, restaurer la biodiversité/les écosystèmes et préserver – voire accroître – les services rendus par les écosystèmes.

Des SfN qui articulent les enjeux hydrologiques et écologiques

C’est pourquoi la mise en œuvre des SfN pour la gestion de l’eau nécessite des innovations institutionnelles, humaines et financières, telles que de nouveaux instruments d’actions publiques ou collectives qui articulent mieux les enjeux hydrologiques et écologiques (Lafforgue, 2018 ; Drapier et al., 2024).

Les SfN peuvent être utilisées pour une gestion durable des eaux souterraines, influençant la recharge et la qualité de ces eaux.

Des procédés de traitement adaptés peuvent être nécessaires en fonction de la qualité de l’eau à infiltrer. La préservation et/ou la restauration des écosystèmes dans la zone de recharge des aquifères de surface peuvent influencer l’état quantitatif et qualitatif des eaux souterraines. Elles permettent ainsi de préserver, voire d’améliorer, plusieurs services dépendants des aquifères, tels que le stockage et la production naturelle d’eau de qualité, l’approvisionnement en eau des écosystèmes associés en aval, et la protection contre les inondations.

Plus récemment, des Solutions fondées sur la Nature (SFN) ont également été envisagées pour améliorer la gestion quantitative des eaux souterraines, en favorisant l’infiltration des eaux pluviales, depuis les options de recharge naturelle jusqu’aux solutions plus techniques de recharge contrôlée (Herivaux et Maréchal, 2021).

Évaluer l’efficacité des SfN pour la gestion de l’eau en agroécologie

Un autre objectif des chercheurs est d’évaluer l’efficacité des Solutions fondées sur la Nature (SfN) pour la gestion de l’eau associée aux pratiques agroécologiques (Wynberg et al., 2023) : diversification plutôt qu’intensification des systèmes de culture et d’élevage (rotations culturales plus longues, associations végétales, agroforesterie, diversité génétique au sein des espèces, etc.), et plus largement diversification des paysages ruraux (bandes enherbées, haies, agroforesterie, etc.). Leurs objectifs comprennent la régulation des cycles de l’eau et des nutriments (carbone, azote, phosphate), la préservation des habitats, la limitation du développement d’espèces nuisibles et envahissantes, le lessivage des intrants et, enfin, la lutte contre les ravageurs, l’érosion et l’appauvrissement des sols.

L’objectif est également de mieux évaluer la capacité de la gestion des sols à retenir l’eau en réponse aux changements de couverture végétale et/ou de techniques de travail du sol, par exemple.

Comment optimiser la gestion de l’eau en milieu agricole, grâce à des pratiques agroécologiques adaptées ?

Ceci mettra en lumière l’efficacité des Solutions fondées sur la Nature (SfN) pour contribuer à la préservation de l’eau, des sols et de la biodiversité dans les agroécosystèmes, ainsi que dans les écosystèmes d’eau douce. Afin de comprendre la double dimension écologique et sociale de la gestion de l’eau et de la biodiversité, il convient d’aborder les questions relatives à l’émergence du concept de SfN, son origine, son appropriation, sa mise en œuvre, ses modalités de développement et ses conséquences sur la relation à l’Homme et à la nature (Wang et al., 2022).

Soutien des organisations dans la mise en œuvre des SfN pour la gestion de l’eau

L’objectif des recherches actuelles et futures est de contribuer à une meilleure conduite et à un meilleur soutien des organisations dans la mise en œuvre des SfN pour la gestion de l’eau. Une piste possible consiste à intégrer les contours et les significations de ce concept, en lien avec les pratiques de recherche et de gestion qui peuvent ou non s’y appuyer. De plus, une telle approche intégrée doit prendre en compte non seulement les aspects environnementaux et sociaux, mais aussi les aspects économiques (Drapier et al., 2024).

Un autre point clé est la perception du public vis-à-vis des Solutions fondées sur la Nature (SfN) et la manière dont les citoyens interagissent avec elles. Il s’agit d’un vaste sujet qui doit être étudié et promu afin d’éviter les malentendus, les mauvaises pratiques, voire la perte de diversité et d’équilibre. Cette interaction avec le public doit être intégrée dès les premières étapes de tout projet de SfN, puis accompagnée durant la première année.

La justification économique du développement de SfN

Les approches économiques sont particulièrement nécessaires pour évaluer la pertinence des projets de Solutions fondées sur la Nature (SfN), orienter leur mise en œuvre spatiale et chronologique, et identifier les instruments politiques pertinents pour promouvoir et soutenir leur développement. La justification économique est une étape indispensable à l’investissement public dans les projets de développement de SfN dans de nombreux contextes. Bien que des lignes directrices pour l’évaluation économique des SfN dans la gestion de l’eau aient récemment émergé grâce à des projets financés par l’Union européenne (NAIAD, Nature4Cities, Regreen…), les données probantes sur la performance économique des projets de SfN par rapport aux stratégies grises traditionnelles, mises en œuvre à la bonne échelle et prenant en compte l’étendue de leurs cobénéfices, restent limitées. La plupart des données existantes se concentrent sur les contextes urbains et incluent rarement une évaluation explicite de la réduction des risques liés à l’eau générés par les scénarios de SfN (Herivaux et Le Coent, 2023).

Les limites des SfN pour la gestion de l’eau

De plus, plusieurs auteurs soulignent les limites des SfN pour la gestion de l’eau, notamment en raison de leurs implications financières et sociales (Teo et al., 2023). Par exemple, Wübbelmann et al. (2022) démontrent les limites des Solutions fondées sur la Nature (SfN), tant du point de vue des paramètres physiques (événements de précipitations extrêmes) que des considérations financières (approche budgétaire de l’offre et de la demande pour soutenir les praticiens). Enfin, la plupart des méthodes d’évaluation économique imposées par les politiques publiques, comme celle utilisée pour les projets de prévention des inondations en France (CGDD, 2018), prennent en compte les bénéfices en termes de réduction des risques liés à l’eau, mais ne considèrent pas la contribution des SfN à un ensemble d’objectifs politiques importants à l’échelle territoriale. Cela peut s’avérer particulièrement problématique, car les SfN ne sont performantes que lorsque tous les bénéfices sont pris en compte (Herivaux et Le Coent, 2023 ; Ruangpan et al., 2024), ce qui nécessite de revoir les approches traditionnelles d’évaluation économique.

L’importance des SfN dans les activités économiques

L’importance des SfN dans les activités économiques reste sous-estimée. Chausson et al. (2024) ont réalisé une revue systématique de 66 articles portant sur l’impact économique des SfN. L’étude portait notamment sur la sécurité de l’approvisionnement en eau et la protection contre les inondations. Les résultats sont éclairants sur les dernières avancées en matière de Solutions fondées sur la Nature (SfN) traitant des enjeux économiques liés à l’environnement. Ils ont montré des résultats positifs en termes de revenus et d’emploi, influencés notamment par des facteurs tels que l’équilibre entre les avantages à court et à long terme.

L’importance de la consultation citoyenne

Comme nous le détaillerons plus loin dans cet article, l’étude a démontré l’importance de la consultation citoyenne, cette population étant la première à bénéficier de la mise en œuvre des projets de SfN, sources de création d’emplois à différents niveaux de compétence. La monétarisation des avantages, promue par certaines de ces méthodes, peut apporter des éléments de réponse quant aux impacts des projets de SfN sur le bien-être.

Une boîte à outils d’évaluation économique et sociale des SfN

Cette boîte à outils d’évaluation économique peut être enrichie de méthodes permettant de prendre en compte la diversité des valeurs associées aux avantages des SfN (Jacobs et al., 2016) ainsi que les compromis potentiels entre elles. Ces outils ne doivent toutefois pas négliger l’importance d’intégrer la demande citoyenne, ainsi que son hétérogénéité spatiale (Hérivaux et Le Coent, 2021), et notamment sa relation avec les inégalités environnementales spatiales (Hérivaux et Maréchal, 2021).

En effet, au-delà de leur efficacité technique, la capacité des Solutions fondées sur la Nature (SfN) pour la gestion de l’eau à être socialement justes, plutôt qu’à générer des effets négatifs et à créer ou exacerber les inégalités existantes, reste controversée (Kotsila et al., 2021). Les parties prenantes peuvent être plus ou moins impliquées dans la conception et la mise en œuvre des programmes de SfN (approche participative), plus ou moins affectées par les effets positifs et négatifs de ces solutions, et leurs préférences et valeurs plus ou moins prises en compte. Cette hétérogénéité des effets et des inégalités potentielles peut limiter l’acceptation sociale des SfN et affecter leur mise en œuvre et leur durabilité à long terme. La prise en compte de la justice environnementale et sociale dans la conception et l’évaluation des Solutions fondées sur la Nature (SfN) est un domaine de recherche en pleine expansion.

Instruments politiques et financiers

Afin de prioriser les investissements et de concevoir des stratégies de mise à l’échelle des Solutions fondées sur la Nature (SfN) spatialement explicites, il est nécessaire de concevoir des outils d’aide à la décision qui tiennent compte de l’hétérogénéité spatiale des coûts et des avantages. Certains outils prometteurs, actuellement en développement (voir Farina et al., 2024), doivent encore être adaptés à une diversité de contextes et transformés en outils de planification pratiques pour les urbanistes.

Des instruments politiques innovants, garantissant que les propriétaires fonciers (agriculteurs, forestiers, citadins) reçoivent des incitations efficaces pour modifier leurs pratiques et l’utilisation de leurs terres en vue de la mise en œuvre des SfN, doivent encore être évalués. Les programmes de paiement pour services environnementaux ont été utilisés en Europe principalement pour l’amélioration de la qualité de l’eau, mais peuvent être stratégiquement adaptés au développement des SfN visant à réduire les risques liés à l’eau. Ceci est crucial lorsque l’utilisation de l’eau (comme l’approvisionnement en eau potable) se situe en aval du lieu de développement des SfN. En effet, elles peuvent servir à financer les coûts opérationnels des Solutions fondées sur la Nature (SFN), favorisant ainsi la stabilité à long terme de leur efficacité (Lafforgue, 2018).

Gouvernance pour la mise en œuvre efficace des SfN dans la gestion de l’eau

Les approches politiques et de gouvernance sont fondamentales pour assurer la mise en œuvre efficace des SfN dans la gestion de l’eau, compte tenu de l’importance des obstacles institutionnels (Nesshöver et al., 2017). Si l’on attend des SfN qu’elles soient plus participatives et permettent une gouvernance intersectorielle à l’échelle des territoires, ces caractéristiques doivent être analysées en pratique. Cela implique de mener des recherches sur les systèmes de parties prenantes et les modalités de gouvernance des SfN, afin d’améliorer la résilience des territoires face aux impacts du changement climatique. Il s’agirait notamment de mieux comprendre les changements institutionnels imposés, souhaités ou potentiels au sein des organisations (collectivités locales, organisations socioprofessionnelles et interprofessionnelles, etc.) qui cherchent ou souhaitent mettre en œuvre des SfN et qui doivent, ou devront, s’adapter aux contraintes de gestion des ressources.

Cette recherche devrait également analyser les tensions et conflits potentiels liés à la définition et à la mise en œuvre concrète des Solutions fondées sur la Nature (SfN), ainsi que leurs effets sociopolitiques inattendus (tels que la gentrification ou d’éventuelles injustices environnementales).

3 actions essentielles à l’efficacité des SfN : planification, suivi et consultation

Les SfN n’étant pas des solutions universelles, trois dimensions sont essentielles à leur efficacité, leur durabilité et leur acceptation sociale :
la planification, le suivi et la consultation.

La planification garantit la cohérence et l’efficacité. Le suivi avant, pendant et après les travaux, ainsi que la maintenance à long terme, garantissent la performance et l’adaptabilité, et la gestion adaptative des SfN. Ces dimensions sont essentielles pour les SfN dans le cadre de la gestion de l’eau, car elles garantissent que les interventions atteignent leurs objectifs écologiques et hydrologiques, s’adaptent correctement aux conditions locales, détectent rapidement tout problème et assurent des bénéfices environnementaux et sociaux durables.

Enfin, la co-construction entre les planificateurs et les communautés locales favoriserait la légitimité et la durabilité à long terme. Ces trois piliers sont essentiels pour que les Solutions fondées sur la Nature (SfN) tiennent leurs promesses écologiques et sociétales (Fig. 3) (Chrysoulakis et al., 2021). La planification, le suivi et la consultation devraient permettre de simplifier la complexité inhérente à l’approche pluridisciplinaire pour assurer la réussite de la gestion de l’eau en tenant compte des enjeux environnementaux et sociétaux au fil du temps. Ils constituent un bon moyen de surmonter les difficultés liées à la prise en compte de plusieurs types de bénéfices, environnementaux d’une part et sociétaux d’autre part.

Critères d’évaluation du succès des SfN

Le succès peut être évalué selon différents critères tels que :

• i) la cohérence des actions planifiées et l’optimisation de l’allocation des ressources en eau, considérée à travers un stockage à long terme dû aux eaux de surface, ou le phosphore et l’azote et leur lien avec l’ eutrophisation des milieux aquatiques ;
• ii) diverses actions liées aux communautés locales pour une gouvernance inclusive, telles que des ateliers, des comités et des consultations sur la gestion de l’eau (Fig. 3) (Frantzeskaki, 2019 ; Van Lierop et al., 2024).

Enfin, quelles que soient les disciplines scientifiques, les limites des Solutions fondées sur la Nature (SfN) incluent différents aspects liés à l’adaptabilité, à l’efficacité face aux événements extrêmes, au délai de mise en œuvre, au coût, à la biodiversité et aux cobénéfices, à l’acceptabilité sociale, à la réglementation et aux normes, et à la durabilité. La gestion de l’eau est particulièrement concernée, compte tenu de leur efficacité face aux épisodes de fortes pluies ou à la sécheresse, aux conflits liés aux différents usages de l’eau, et au manque de réglementation et de normes qui conduit à l’absence de cadres de référence clairs pour le partage de l’eau.

3. Approches transdisciplinaires pour trouver l’équilibre entre les gains pour la biodiversité et les gains pour la société dans le cycle mondial de l’eau.

Les approches transdisciplinaires devraient permettre d’élaborer des cadres dédiés à l’application des SfN à la gestion de l’eau. Elles doivent associer l’ingénierie et la recherche, y compris la société civile et les parties prenantes, pour une connexion et une intégration des connaissances et des pratiques.

Évaluer les modes de gouvernance associés aux SfN

Un défi particulier consiste à caractériser ou à évaluer les modes de gouvernance associés aux SfN. Cela impliquerait de répondre aux questions suivantes, co-construites entre les différentes disciplines universitaires et les parties prenantes :

• Quel type de gouvernance est privilégié, ou devrait être recherché, dans la mise en œuvre des Solutions fondées sur la Nature (SfN) ?
• Quel devrait être le rôle de la société civile, des acteurs privés et des autorités locales ?
• Quels dispositifs institutionnels sont privilégiés ?
• Comment intégrer les SfN dans les politiques publiques locales ?
• Les SFN favorisent-elles une refonte efficace et coordonnée des relations entre les politiques de conservation de l’environnement et les politiques de l’eau ?
• Enfin, quelles méthodes d’investissement et d’opérations financières devraient être adoptées (Venkataramanan et al., 2020) ?

Les obstacles rencontrés dans la mise en œuvre des SFN

Une question spécifique porte sur les obstacles rencontrés par les praticiens dans la mise en œuvre des SfN, et sur les principales conséquences de ces obstacles (Duffaut et al., 2022). Les leviers pour promouvoir les SfN pourraient être :

• i) diffuser les connaissances sur les écosystèmes aquatiques et terrestres et les SfN auprès des praticiens ;
• ii) renforcer la gouvernance de la mise en œuvre des projets de solutions fondées sur la nature (SfN), pour une plus grande solidarité entre les parties amont et aval des bassins versants (lors de la prévention des risques naturels liés à l’eau), ou à plus grande échelle pour les questions relatives à la biodiversité ;
• iii) faciliter la mise en œuvre des SfN par des décisions politiques fortes, appropriées et légitimes, inscrites dans la loi, avec des canaux financiers dédiés et efficaces ;
• iv) soutenir les acteurs socio-économiques dans la mise en place des SfN en développant des instruments financiers ;
• v) communiquer sur les multiples services rendus par les écosystèmes afin de mieux impliquer et coordonner les parties prenantes dans leurs actions de protection ;
• vi) identifier des modèles de gouvernance pour l’application des SfN à l’échelle du bassin versant, à partir d’approches transdisciplinaires (Young et al., 2019).

Une gouvernance adaptée aux SfN

Une application pertinente des Solutions fondées sur la Nature (SfN) requiert une gouvernance adaptée, mais aussi des politiques spécifiques (Cohen-Shacham et al., 2019).

• Comment les SfN sont-elles intégrées aux politiques publiques locales ?
• Les SfN permettent-elles de repenser efficacement la relation entre les politiques de conservation de l’environnement et celles dédiées à la gestion durable des ressources en eau (voir Guerrin et al., 2023a) ?

Pour cela, une analyse des systèmes d’acteurs et des territoires liés aux bassins versants est nécessaire. Cette analyse prend en compte les acteurs et leurs critères de décision, ainsi que les modalités de gouvernance des SfN, en croisant les considérations à l’échelle du bassin versant (c’est-à-dire l’échelle d’application des SfN pour prévenir les risques liés à l’eau et restaurer la biodiversité et le fonctionnement des écosystèmes, par le biais de mesures écologiques) et à l’échelle des territoires administratifs ou de projet (échelle de prise de décision).

Quelles méthodes pour financer les investissements et les opérations ?

Concernant la gestion et les recommandations, quelles méthodes devraient être appliquées pour financer les investissements et les opérations ? Un système décisionnel plus large devrait garantir la faisabilité des solutions proposées et la compatibilité de tous les cobénéfices d’un projet, tout en tenant compte des effets négatifs. Il devrait permettre d’aller au-delà de la simple prise en compte de différents objectifs, tels que la réduction des dommages et la préservation de la biodiversité, afin de relever le défi majeur de l’intégration de la gestion du milieu aquatique à la réponse aux enjeux sociétaux.

Un résultat attendu serait de permettre aux praticiens et aux ingénieurs de trouver des solutions véritablement intégrées, fondées sur la nature, et de maximiser les bénéfices pour la biodiversité et pour la société dans le cadre du cycle global de l’eau. Cela pourrait se traduire par des recommandations pour :

• définir la maintenance à long terme des Solutions fondées sur la Nature (SfN),
• améliorer l’organisation territoriale,
• accroître la résilience face aux perturbations climatiques et plus largement aux risques naturels liés à l’eau (érosion, ruissellement, inondations, sécheresse…),
• améliorer la participation des différentes parties prenantes
• combiner la gestion urbaine et interurbaine (Lupp et al., 2021 ; Dumitru et Wendling, 2021).

Pour que les SFN soient efficaces, durables et socialement acceptées, trois dimensions clés sont essentielles : la planification, le suivi et la consultation des communautés locales

La participation du public

Il est également essentiel d’inclure la participation du public et la manière dont il interagira avec les SfN et les maintiendra/utilisera. On pourrait tenter de simplifier la complexité inhérente aux approches transdisciplinaires et pluridisciplinaires pour assurer le succès de la gestion de l’eau en tenant compte des enjeux environnementaux et sociétaux dans le temps (Ruggerio et al., 2024).

(Re)considérer l’eau de manière systémique et intégrée

Qu’elle soit naturelle ou anthropisée, potable ou épuisée, alimentée par goutte-à-goutte ou par la pluie, nous devons (re)considérer l’eau de manière systémique et intégrée, c’est-à-dire en l’empruntant au milieu naturel et en la restituant aussi propre que possible. Cela nécessite un nouveau contrat social pour définir quels usages de l’eau méritent d’être préservés et lesquels doivent être accompagnés et transformés.

Réunifier le cycle de l’eau, en combinant sa partie naturelle (rivières et milieux aquatiques) et sa partie anthropisée (eau potable, assainissement et systèmes de gestion des eaux pluviales urbaines) apparaît comme la solution la plus avantageuse pour les décideurs et les communautés. Maintenir une distinction, voire une séparation totale, entre les parties naturelles et anthropisées conduit en effet à une compartimentation des enjeux et des compétences.

Une gestion de l’eau véritablement intégrée permet ainsi de mieux prendre en compte la complexité inévitable des écosystèmes aquatiques, et de relier les problématiques, leur compréhension et leur gestion, entre opportunités et contraintes.

Inondations, sécheresses, milieux aquatiques, ressources en eau :
il existe des manières d’envisager globalement la gestion de ce dénominateur commun qu’est l’eau.

Plus largement, de nombreux exemples d’actions à cobénéfice permettent de garantir la sécurité de l’approvisionnement en eau tout en apportant des bénéfices à la nature. Il s’agit souvent d’actions à « triple effet », car elles contribuent également à réduire les risques d’inondation. Parmi elles, on peut citer la préservation et la restauration des zones humides, l’aménagement de zones d’expansion des crues au niveau des forêts alluviales, ou encore la création de bassins d’infiltration végétalisés.

Les Solutions fondées sur la Nature pour les risques liés à l’eau en France

4. Conclusion

Les Solutions fondées sur la Nature (SfN), perçues comme des solutions à multiples avantages, permettent d’envisager une gestion plus intégrée de l’eau, prenant en compte conjointement les enjeux environnementaux et sociétaux. Les scientifiques occupent une place prépondérante dans la conception et la mise en œuvre de ces solutions. La recherche vise globalement à mieux comprendre la structure et le fonctionnement des écosystèmes affectés ou potentiellement affectés par les projets de SfN.

Les approches pertinentes doivent s’affranchir des approches cloisonnées traditionnelles et devenir multidisciplinaires, voire interdisciplinaires. Très diverses, comme le souligne cet article, ces approches permettent d’évaluer la pertinence des solutions, d’identifier et de quantifier les avantages au moyen d’analyses coûts-avantages et de méthodes d’aide à la décision multicritères, et même de faciliter leur appropriation par les autorités publiques et les citoyens.

La valeur ajoutée scientifique de cet article réside principalement dans l’approche multidisciplinaire inhérente au domaine de l’ eau, mais rarement abordée de manière aussi exhaustive. Nous avons cherché à rassembler des approches issues de différentes disciplines scientifiques, jusqu’à promouvoir l’interdisciplinarité. Mais aussi, les choses ont été présentées sous l’angle de la transdisciplinarité, afin de favoriser une mise en œuvre plus inclusive et efficace des Solutions fondées sur la Nature (SfN) au niveau local.

Cependant, ce type d’approche exige des recherches nouvelles et beaucoup plus globales, dont les résultats devraient constituer la base de connaissances pour les ingénieurs, les gestionnaires et les décideurs. Ces réflexions pourraient ouvrir la voie à des recherches plus disciplinaires et transdisciplinaires, puisqu’elles combinent des approches issues de plusieurs disciplines scientifiques et impliquent divers types d’acteurs.

De plus, l’interdisciplinarité doit être fortement encouragée. Il s’agit d’associer les connaissances de différentes disciplines, souvent construites séparément, afin d’enrichir la représentation et la gestion de l’eau, ce qui, à son tour, peut modifier la manière dont les disciplines sont sollicitées ou représentent les processus liés à l’eau.

Pour cela, la recherche devrait se situer au carrefour :

• de l’écologie (structure et fonctionnement de l’écosystème initial et ses évolutions possibles, services écosystémiques associés, stress biotiques et abiotiques du site, intégration des sites transformés dans les cadres vert/bleu/brun/noir, etc.),
• de l’hydrologie et de l’hydrogéologie (modélisation de la hauteur de la ligne d’eau, du ruissellement, des flux infiltrés et évapotranspirés, conception d’installations pour un impact positif donné, quantification des flux de polluants reçus, interceptés et rejetés, etc.),
• des études sociales de l’eau (perceptions et appropriation de l’eau par les populations, aspects culturels liés à l’eau, etc.),
• de l’économie et des sciences de gestion (reconnaissance et optimisation des services fournis, couplage des fonctions et des usages, partage des coûts, gentrification, questions liées à la végétalisation urbaine, etc.),
• de la géographie (intégration spatiale, qualité des paysages, etc.), de la (micro)biologie (impact sur les agents pathogènes, etc.),
• des sciences politiques, de la santé publique et du bien-être.

Les Solutions fondées sur la Nature (SfN) reposent sur des approches pluridisciplinaires et offrent de multiples avantages grâce à l’utilisation de la nature dans les projets de développement, que ce soit en milieu urbain, périurbain ou rural. Elles répondent à un enjeu majeur pour les communautés, celui de la « transition écologique » par le biais du génie écologique.

Une telle transition ne peut être envisagée sans prendre en compte de nombreux autres domaines tels que l’agriculture, l’urbanisme, la mobilité, l’adaptation au changement climatique … La recherche doit donc être intensément développée, ce qui signifie qu’elle doit produire et enrichir les connaissances nécessaires pour orienter les politiques publiques, améliorer le savoir-faire des gestionnaires et faciliter la prise de décision par les parties prenantes.

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1. Auteurs : Freddy REY, Jean-Luc Bertrand-Krajewski, Sara Fernandez, Joana Guerrin, Herivaux Cecile, Michel Lafforgue, Philippe LE COENT, Marie-Noëlle Pons et Bénédicte Rulleau. ↩︎

Article original en anglais avec les références