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L’Ill est, après le Rhin, la principale rivière d’Alsace. Elle prend sa source dans les contreforts septentrionaux du Jura sur le flanc nord de l'anticlinal du Glaserberg, à Winkel à environ 600 m d’altitude.
La rivière, qui traverse le Sundgau et une grande partie de la plaine d'Alsace pour se jeter dans le Rhin à Strasbourg après un parcours d'environ 220 km, collecte la quasi totalité des eaux superficielles de la région.
Il semblerait que le nom de la région Alsace viendrait de cette rivière - le pays de l’Ill, "Illsass".
Le périmètre de la ZNIEFF s'étend de la source à Mulhouse. Il correspond au lit mineur, aux berges et à la ripisylve de la rivière et intègre localement des diffluences.
Dans cette partie amont de la rivière, le cours est celui d'une rivière à Truite où l'on recense la présence d'au moins 9 espèces de poissons déterminants : Lamproie de planer, Chabot, Anguille, Spirlin, Brochet, Vandoise, Vairon, Truite fario et Ombre commun. A noter également la découverte récente de 4 mollusques bivavles remarquables, dont Unio crassus.
Le Castor est présent dans la partie aval du linéaire, exploitant surtout le lit mineur et la ripisylve.
L'Ill présente une ripisylve (Aulnaie-Frênaie) plus ou moins continue et développée avec un lit mineur relativement peu altéré et de berges peu modifiées en dehors des traversées urbaines, qui constituent des coupures importantes dans la continuité du linéaire. Les rejets d'assainissement et l'activité agricole intensive jouent un rôle important sur la qualité des eaux (intrants et charges en matière organique).
Les eaux courantes présentent des fragments de tronçons de rivière à Renoncule flottante et quelques annexes développent des végétations à macrophytes aquatiques remarquables mais l’ensemble est de faible recouvrement.
Les habitats déterminants les plus développés sont les fragments de boisements alluviaux, en particulier l’Aulnaie-Frênaie.
Sur ce linéaire, plusieurs tronçons sont distingués:
- Dans la partie amont, dans le Jura alsacien, la rivière, après un bref parcours en surface, perd ses eaux en profondeur avant de ressortir dans les marnes de l'oxfordien au lieu dit "Grossmatt" à l'amont de Ligsdorf. Cette résurgence karstique est identifiée d'intérêt national. Ce tronçon, d'orienttation ouest-est entre Winkel et Raedersdorf,est relativement encaissé dans le synclinal des plis jurassiens. Il présente un lit mineur naturel avec de berges stables, peu inclinées et une ripisylve continue. La fonctionnalité du lit majeur est peu étendue et ne concerne que quelques prairies humides.
- Au niveau de Filsis, l'Ill contourne l'anticlinal de Ferrette et entre véritablement dans le Sundgau, sur des marnes oligocènes recouvertes de sables et graviers pliocènes d'origine alpine et vosgienne: les "cailloutis du Sundgau". Cette formation alluviale est recouverte de loess lehmifiés, conduisant à la formation de sols imperméables se traduisant par des excès d'eau fréquents. Ce phénomène a conduit à d'importants de travaux de drainage pour la mise en culture des sols. Le cours d'eau s'écoule ainsi dans un axe sud-est/nord-ouest, avec un lit majeur qui s'étend davantage, dans un paysage agricole de labours, pâtures et prés de fauche.
- Plus en aval, entre Bettendorf et Werentzhouse, le lit mineur est plus sinueux et irrégulier, avec de berges majoritairement naturelles et une ripisylve bien exprimée. Le lit majeur y est fonctionnel, avec de vastes zones inondables qui confère un aspect paysager remarquable à ce secteur.
- A hauteur d'Altkirch, l'Ill amorce une large courbure et entaille le horst mulhousien jusqu'à Illfurth.
- Dans son cours sundgauvien, entre Illfurth et Brunstatt, l'Ill est une rivière collinéenne qui s'écoule dans un paysage de cultures et de prairies. La rivière présente un lit mineur méandriforme assez naturel. Les berges montrent localement des sapements et des marques d'érosion et de dépôts dans les courbes des méandres. Les aménagements hydrauliques y sont ponctuels (seuil, rectifications, enrochements) et le lit majeur s'élargit avec des affluents en rive gauche: le Feldbach à Hirsingue, la Largue à Illfurth et le Thalbach à Wittersdorf en rive droite. Ce secteur est riche d'annexes hydrauliques (anciens bras morts, dépressions) qui entrent en contact avec l'Ill lors des grandes crues. A partir d'Illfurth, l'Ill sert également à alimenter le canal du Rhône au Rhin.
- A Mulhouse, l'Ill est canalisée. La rivière est altérée par les aménagements, l'urbanisation et les pollutions toxiques et organiques.
L'Ill présente des fluctuations saisonnières de débit fort peu importantes. Les hautes eaux se déroulent en hiver et sont caractérisées par des débits mensuels moyens allant de 66,2 à 68,6 m3/s, de décembre à mars inclus. Dès le mois d'avril, le débit baisse progressivement jusqu'aux basses eaux estivales, de juillet à octobre.Toutefois les crues peuvent être assez importantes. Ces crues fertilisent naturellement les zones inondées et contribuent à la recharge des nappes phréatiques.
Plusieurs tronçons le long de l'Ill dans le Sundgau sont classés dans l'inventaire des zones humides remarquables du Haut-Rhin. Bien que soumis à la Directive Cadre sur l'Eau, ce linéaire, en amont de Mulhouse, n'est pas intégré au Schéma d'Aménagement et de Gestion des Eaux (SAGEà) Ill-Nappe-Rhin.
L'Ill, entant que principale rivière alsacienne, représente la colonne vertébrale du réseau écologique des milieux aquatiques de la plaine d'Alsace, en connexion avec ses nombreux affluents. Elle joue également un rôle majeur dans la recharge de la nappe phréatique.
La délimitation de cette zone est basée sur le lit mineur de l'Ill, ses berges et sa ripisylve, ainsi que ses annexes et diffluences et laisses de crues en contact direct avec le cours d'eau ainsiq ue des zones tampon ayant des fonctions de corridor écologique pour certaines epsèces déterminantes.
La ZNIEFF de l'Ill est continue sur l'ensemble du linéaire en amont de Mulhouse, afin d'appuyer la fonction de corridor linéaire de la rivière.
