Faits :
A.
A.a. Les Chemins de fer fédéraux suisses (ci-après: CFF) sont au bénéfice de concessions de forces hydrauliques qui leur ont été octroyées par les communes valaisannes de Finhaut, Martigny, Martigny-Combe, Salvan, Trient et Vernayaz (ci-après collectivement: les Communes) pour l'utilisation de forces hydrauliques de la vallée du Trient. Les conventions conclues au cours de l'année 1997 entre les CFF et chacune des Communes pour renouveler ces concessions prévoient une redevance hydraulique de 80 fr. par kilowatt théorique. Le 1 er décembre 2012, les CFF ont communiqué à chacune des Communes la redevance hydraulique qu'ils allaient verser pour l'année 2012 conformément aux concessions, à savoir 1'561'520 fr. pour Finhaut, 15'680 fr. pour Martigny, 229'120 fr. pour Martigny-Combe, 1'712'960 fr. pour Salvan, 766'800 fr. pour Trient et 476'040 fr. pour Vernayaz. Le 19 décembre 2012 toutefois, les CFF leur ont signifié qu'ils allaient amputer de 60% les montants annoncés le 1 er décembre 2012, à cause de l'impôt spécial cantonal sur les forces hydrauliques auquel ils s'estimaient désormais assujettis.
A.b. Par action de droit public du 4 novembre 2013, les Communes ont demandé au Tribunal cantonal, Cour de droit public, du canton du Valais (ci-après: le Tribunal cantonal) de constater que le canton du Valais (ci-après: le Canton) n'avait pas le droit d'assujettir les CFF à l'impôt spécial sur les forces hydrauliques et de condamner les CFF à leur payer les redevances hydrauliques aux montants annoncés le 1er décembre 2012. Le Canton a conclu à l'irrecevabilité de l'action, subsidiairement à son rejet et, reconventionnellement, à ce que les Communes soient condamnées à lui verser les montants qu'elles avaient déjà perçus au titre de redevance hydraulique et qui auraient dû lui être versés au titre de l'impôt spécial sur les forces hydrauliques. Les CFF ont conclu à l'irrecevabilité de l'action des Communes, subsidiairement à son rejet et à ce que les Communes soient condamnées à leur restituer l'impôt spécial sur les forces hydrauliques indûment perçu en 2011 en tant que redevance hydraulique. Cette cause a été enregistrée sous le n° A1 13 384.
Par ailleurs, tant les Communes que les CFF ont contesté jusque devant le Tribunal cantonal (causes enregistrées sous les n°s A1 16 201 et A1 16 202) les décisions de taxation d'impôt spécial sur les forces hydrauliques que les CFF s'étaient vu notifier par le Canton pour les années 2010, 2011 et 2012.
Le Tribunal cantonal a joint les causes et statué par arrêt du 5 octobre 2018. Dans la cause n° A1 13 384, il a débouté les Communes, le Canton et les CFF de l'ensemble de leurs conclusions, relevant, s'agissant des Communes, qu'elles n'avaient en l'espèce pas qualité pour introduire une action de droit public. Dans la cause n° A1 16 201, le Tribunal cantonal a également retenu que les Communes n'avaient pas qualité pour agir pour contester les décisions de taxation qui avaient été notifiées aux CFF et a partant déclaré leur recours irrecevable. Enfin, il a rejeté le recours interjeté par les CFF (cause n°A1 16 202).
A.c. Statuant par arrêt du 16 octobre 2019 sur le recours en matière de droit public formé par les Communes contre l'arrêt du 5 octobre 2018 du Tribunal cantonal, le Tribunal fédéral l'a partiellement admis (arrêt 2C_1007/2018). Contrairement à ce qu'avait retenu le Tribunal cantonal, les Communes avaient qualité pour former une action de droit public devant lui, afin de contester la diminution des redevances hydrauliques opérée par les CFF pour l'année 2012. La cause lui a partant été renvoyée pour qu'il entre en matière sur cette action. Le Tribunal fédéral a en revanche confirmé l'irrecevabilité du recours que les Communes avaient formé devant le Tribunal cantonal contre les décisions de taxation d'impôt spécial sur les forces hydrauliques qui avaient été notifiées aux CFF pour les années 2010 à 2012. Ces décisions de taxation sont partant entrées en force, les CFF n'ayant pour leur part pas recouru contre l'arrêt du 5 octobre 2018, qui avait rejeté leur recours.
B.
Conformément au renvoi ordonné par le Tribunal fédéral dans l'arrêt 2C_1007/2018 du 16 octobre 2019, le Tribunal cantonal est entré en matière sur l'action des Communes et a invité les parties à se déterminer. Les Communes ont, en substance, confirmé leurs conclusions tendant au versement des redevances 2012 conformément aux concessions, sous déduction des montants qu'elles avait déjà perçus des CFF. A titre subsidiaire, elles ont contesté la manière dont la réduction de la redevance hydraulique avait été calculée par les CFF et chiffré les montants que ceux-ci leur devraient au titre de redevance hydraulique réduite. Le Canton a conclu au rejet de l'action de droit public et a maintenu ses conclusions reconventionnelles tendant au versement, par les Communes, de la part des redevances hydrauliques perçues qui leur revenait au titre d'impôt spécial sur les forces hydrauliques. Quant aux CFF, ils ont indiqué que le sort du litige leur était désormais indifférent et ont retiré toutes leurs conclusions.
Par arrêt du 24 avril 2020, le Tribunal cantonal a rejeté l'action de droit public des Communes et déclaré irrecevable la demande reconventionnelle du Canton. En substance, il a jugé que les CFF étaient assujettis à l'impôt spécial cantonal sur les forces hydrauliques en 2012 et que, par conséquent, la redevance hydraulique due par les CFF devait être réduite de 60% pour que le plafond imposé par le droit fédéral soit respecté.
C.
Agissant par la voie du recours en matière de droit public, les Communes demandent au Tribunal fédéral, sous suite de frais et dépens, d'annuler l'arrêt du 24 avril 2020 du Tribunal cantonal, de constater que le Canton n'était pas en droit d'assujettir les CFF à l'impôt spécial sur les forces hydrauliques et de condamner les CFF à leur payer le solde de redevance hydraulique dû pour l'année 2012, soit 460'080 fr. (subsidiairement 76'680 fr.) à la commune de Trient, 345'312 fr. (subsidiairement 21'712 fr.) à la commune de Finhaut, 1'009'296 fr. (subsidiairement 168'216 fr.) à la commune de Salvan, 137'472 fr. (subsidiairement 22'912 fr.) à la commune de Martigny-Combe, 271'584 fr. (subsidiairement 45'264 fr.) à la commune de Vernayaz et 9'408 fr. (subsidiairement 1'528 fr. à la commune de Martigny), avec intérêt à 5% à compter du 31 janvier 2013. Subsidiairement, elles concluent au renvoi de la cause au Tribunal cantonal pour nouvelle décision dans le sens des considérants.
Le Tribunal cantonal a renoncé à se déterminer. Le Canton a conclu au rejet du recours. Dans leurs déterminations, les CFF ont fait savoir que le sort du litige au fond leur était indifférent. Ils ont toutefois conclu au rejet du recours en ce qui concerne les conclusions relatives à la perception d'un intérêt moratoire de 5% dès le 31 janvier 2013. Ils ont aussi demandé au Tribunal fédéral qu'il revoie le sort donné aux frais et dépens dans l'arrêt attaqué, en ce sens qu'aucun frais ne soit mis à leur charge, le tout sous suite de dépens. Par courrier distinct, ils ont en outre demandé la récusation du juge fédéral Yves Donzallaz.
Considérant en droit :
1.
1.1. Le recours est dirigé contre une décision finale (art. 90 LTF) rendue par une autorité de dernière instance cantonale (art. 86 al. 1 let. d LTF) dans un litige qui relève du droit public (art. 82 let. a LTF), et pour lequel l'art. 71 al. 1 de la loi fédérale du 22 décembre 1916 sur l'utilisation des forces hydrauliques (LFH ou loi fédérale sur les forces hydrauliques; RS 721.80) prévoit expressément l'existence d'une voie de recours au Tribunal fédéral (arrêts 2C_1007/2018 du 16 octobre 2019 consid. 3.2; 2C_815/2012 du 24 juin 2013 consid. 1.1). Les Communes recourantes, qui font valoir des prétentions pécuniaires à l'encontre des CFF concernant la redevance hydraulique due pour l'année 2012, ont qualité pour recourir en vertu de l'art. 89 al. 1 LTF (arrêts 2C_815/2012 du 24 juin 2013 consid. 1.1; 2C_258/2011 du 30 août 2012 consid. 1.1), ainsi qu'en vertu de l'art. 89 al. 2 let. d LTF en lien avec l'art. 71 al. 1 LFH. Leur recours, déposé en temps utile (art. 100 al. 1 LTF) et dans les formes prescrites (art. 42 LTF), est par conséquent recevable.
1.2. Selon un principe général de procédure, les conclusions en constatation de droit ne sont recevables que lorsque des conclusions condamnatoires ou formatrices sont exclues. Sauf situations particulières, les conclusions constatatoires ont donc un caractère subsidiaire (ATF 141 II 113 consid. 1.7; 135 I 119 consid. 4). En l'occurrence, le litige porte sur le montant de redevance hydraulique dû aux Communes pour l'année 2012 et celles-ci ont pris des conclusions condamnatoires à l'encontre des CFF. Il n'est partant pas certain que leurs conclusions tendant au constat de l'inexistence du droit du Canton d'assujettir les CFF à l'impôt spécial sur les forces hydrauliques soient recevables. Cette question peut toutefois rester indécise, car elle est sans incidence sur l'issue du recours.
1.3. La possibilité de former un recours joint est exclue devant le Tribunal fédéral (ATF 138 V 106 consid. 2.1). Les CFF n'ont pas formé de recours contre l'arrêt attaqué pour contester le fait que celui-ci a mis à leur charge des frais et dépens, alors qu'en tant que concessionnaires, la voie du recours en matière de droit public leur était ouverte (cf. arrêt 2C_1054/2017 du 15 mai 2018 consid. 1.1; art. 71 al. 1 LFH en lien avec l'art. 89 al. 2 let. d LTF). Les conclusions qu'ils formulent dans leur réponse sur ce point ne seront donc pas examinées.
2.
Dès lors que la Cour de céans statue dans une composition qui ne comprend pas le juge fédéral Donzallaz, la demande de récusation formulée par les CFF à son encontre est sans objet (cf. arrêt 2C_434/2019 du 17 mars 2021 consid. 2).
3.
3.1. D'après l'art. 106 al. 1 LTF, le Tribunal fédéral applique le droit d'office. Toutefois, et conformément à l'art. 106 al. 2 LTF, il n'examine la violation de droits fondamentaux ainsi que celle de dispositions de droit cantonal et intercantonal que si ce grief a été invoqué et motivé par le recourant, c'est-à-dire s'il a été expressément soulevé et motivé de façon claire et détaillée (ATF 146 IV 114 consid. 2.1; 143 IV 500 consid. 1.1; 142 III 364 consid. 2.4).
3.2. Sauf exceptions non pertinentes en l'espèce (cf. art. 95 let. c, d et e LTF), on ne peut invoquer la violation du droit cantonal en tant que telle devant le Tribunal fédéral. Il est néanmoins possible de faire valoir que son application consacre une violation du droit fédéral, comme l'interdiction de l'arbitraire (art. 9 Cst.) ou la garantie d'autres droits constitutionnels (ATF 145 I 108 consid. 4.4.1; 142 III 153 consid. 2.5; 140 III 385 consid. 2.3). Le recourant doit formuler de tels griefs de manière conforme aux exigences de l'art. 106 al. 2 LTF qui viennent d'être exposées (ATF 143 I 321 consid. 6.1; II 283 consid. 1.2.2; 139 I 229 consid. 2.2).
4.
Le Tribunal fédéral statue sur la base des faits établis par l'autorité précédente (art. 105 al. 1 LTF), sous réserve de la situation visée à l'art. 105 al. 2 LTF.
5.
Le litige concerne le montant de la redevance hydraulique que les Commune s recourantes peuvent percevoir des CFF pour l'année 2012 en contrepartie du droit d'exploiter des forces hydrauliques qu'elles leur ont octroyé par concessions.
5.1. Dans l'arrêt attaqué, le Tribunal cantonal a en substance confirmé que, pour l'année 2012, les CFF étaient fondés à réduire de 60% la redevance hydraulique de 80 fr. par kilowatt théorique prévue par les concessions. Les CFF n'étaient plus exonérés de l'impôt spécial sur les forces hydrauliques. La redevance que les Communes pouvaient prélever auprès des CFF en vertu du droit cantonal correspondait aux 40% du montant prévu dans les concessions. Une réduction de la redevance hydraulique en 2012 s'imposait pour que, une fois cumulées, les deux contributions ne dépassent pas le plafond de 100 fr. par kilowatt théorique prévu par le droit fédéral à l'art. 49 LFH dans sa teneur applicable pour l'année 2012.
5.2. Les recourantes s'opposent à toute réduction de la redevance hydraulique; à titre subsidiaire, elles contestent la manière dont la réduction a été calculée et soutiennent que la redevance devrait être réduite pour aboutir à un montant correspondant à 40% de 100 fr. par kilowatt théorique.
6.
Dans un premier temps, il convient de vérifier si c'est à juste titre que le Tribunal cantonal a considéré que les CFF étaient assujettis à l'impôt spécial sur les forces hydrauliques en 2012. Les recourantes font valoir sur ce point une violation de l'art. 23 al. 1 let. j de la loi fédérale du 14 décembre 1990 sur l'harmonisation des impôts directs des cantons et des communes (LHID; RS 642.14).
6.1. Selon l'art. 23 al. 1 let. j LHID, sont exonérés de l'impôt les entreprises de transport et d'infrastructure titulaires d'une concession. Cette disposition, en vigueur depuis le 1er janvier 2010, a été introduite par la loi fédérale du 20 mars 2009 sur la réforme des chemins de fer 2 (RO 2009 5597), qui a simultanément abrogé l'ancien art. 21 al. 1 de la loi fédérale du 20 mars 1998 sur les CFF (LCFF; RS 742.31). L'art. 21 al. 1 aLCFF exonérait les CFF de tout impôt cantonal ou communal dans le cadre de leurs activités de fournisseurs de l'infrastructure et d'entreprise de transports sauf s'agissant de leurs immeubles non nécessaires à l'exploitation (cf. le libellé de cette disposition in RO 1998 2851).
6.2. La LHID repose sur l'art. 129 al. 1 Cst., selon lequel la Confédération fixe les principes de l'harmonisation des impôts directs de la Confédération, des cantons et des communes (...). Cette loi ne concerne donc que les impôts directs (REICH/BEUSCH, in Bundesgesetz über die Harmonisierung der direkten Steuern der Kantone und Gemeinden, Kommentar [ci-après: Kommentar StHG], 3e éd. 2017, n° 21 ad art. 2 StHG). Selon les art. 1 al. 1 et 2 al. 1 LHID, les cantons doivent prélever un impôt sur le revenu et un impôt sur la fortune des personnes physiques, un impôt sur le bénéfice et un impôt sur le capital des personnes morales, un impôt à la source auprès de certaines personnes physiques et morales, ainsi qu'un impôt sur les gains immobiliers. L'art. 2 al. 1 LHID énumère ainsi les impôts directs que les cantons sont tenus de prélever, mais ne dit rien des (autres) impôts directs (REICH/BEUSCH, in op. cit., n° 22 ad art. 2 StHG). Il est toutefois admis que, nonobstant la compétence de principe en matière d'harmonisation des impôts directs conférée par l'art. 129 Cst. à la Confédération, les cantons restent libres, en vertu de leur compétence originaire (art. 3 Cst.), mais dans les limites de la Constitution (cf. notamment l'art. 134 Cst.), de prélever d'autres impôts directs que ceux qui sont harmonisés (REICH/BEUSCH, in op. cit., n° 22 ad art. 2 StHG, ainsi que les exemples et la doctrine cités in n° 23 ad art. 2 StHG). Dans son Message sur l'harmonisation fiscale, le Conseil fédéral avait du reste déjà souligné qu'avec la LHID, les cantons auraient toujours "la possibilité d'introduire ou de maintenir des impôts minimaux (sur les recettes brutes ou sur les immeubles), de prévoir des impôts fonciers sur la propriété immobilière et, en particulier, de prélever des impôts sur les successions et donations (Message concernant les lois fédérales sur l'harmonisation des impôts directs des cantons et des communes ainsi que sur l'impôt fédéral du 25 mai 1983, FF 1983 III 90). Le Tribunal fédéral a aussi retenu que les impôts (directs) sur la propriété foncière n'étaient pas soumis à la législation sur l'harmonisation fiscale (arrêts 2C_162/2011 du 17 octobre 2011 consid. 3.1, in RF 67/2012 p. 133; 2C_742/2010 du 16 février 2011 consid. 2.1; cf. aussi arrêt 2P.456/1994 du 4 novembre 1996, consid. 1, in StE 1997 A 24.44.4 Nr. 1, cité par REICH/BEUSCH in op. cit., n° 23 ad art. 2 StHG). Il s'ensuit que les impôts directs que les cantons prélèvent et qui ne figurent pas dans la liste de l'art. 2 al. 1 LHID ne sont pas concernés par la LHID. Par conséquent, les impôts directs non harmonisés ne peuvent pas être inclus dans la notion d'impôt figurant à l'art. 23 al. 1 let. j LHID.
6.3. En l'occurrence, le point de savoir si, comme le soutiennent les recourantes, l'impôt spécial sur les forces hydrauliques doit être qualifié d'impôt direct est sans incidence, car cet impôt ne fait pas partie du catalogue de l'art. 2 al. 1 LHID, de sorte que les CFF ne pourraient de toute manière pas en être exonérés en vertu de l'art. 23 al. 1 let. j LHID. Il en découle que c'est à bon droit que le Tribunal cantonal a jugé que les CFF étaient assujettis à l'impôt spécial sur les forces hydrauliques pour l'année 2012. Le grief de violation de l'art. 23 al. 1 let. j LHID est partant rejeté.
7.
Dans un second temps, il faut se demander si l'assujettissement des CFF à l'impôt spécial sur les forces hydrauliques justifie une réduction des redevances hydrauliques prévues par les concessions, comme l'a retenu le Tribunal cantonal. Les recourantes invoquent sur ce point une violation de l'art. 49 al. 2 LFH à trois égards. Avant d'examiner plus avant leurs griefs, il convient de présenter brièvement les règles qui s'appliquent, en droit fédéral et en droit cantonal valaisan, à la redevance hydraulique et à l'impôt spécial sur les forces hydrauliques.
8.
Aux termes de l'art. 76 al. 4 Cst., les cantons disposent des ressources en eau et peuvent prélever, dans les limites prévues par la législation fédérale, une taxe pour leur utilisation. Cette disposition exprime la souveraineté des cantons sur les eaux publiques, dans les limites du droit fédéral (ATF 142 I 99 consid. 2.2.1; ETIENNE POLTIER, Droit de l'énergie, 2020, p. 85 n° 213). La Confédération est par ailleurs compétente pour fixer les principes applicables à l'utilisation de l'eau pour la production d'énergie (cf. art. 76 al. 2 Cst.). Ces limites et ces principes ont été fixés dans la loi fédérale sur les forces hydrauliques (POLTIER, op. cit., p. 86 n° 218; cf. ATF 128 II 112 consid. 4a; arrêt 2C_812/2011 du 18 janvier 2012 consid. 2.1).
8.1. Selon l'art. 2 al. 1 LFH, la législation cantonale détermine à quelle communauté (canton, district, commune ou corporation) appartient le droit de disposer de la force des cours d'eau publics. Cette communauté peut exploiter elle-même ses forces hydrauliques ou en concéder l'utilisation à un tiers par l'octroi d'une concession (cf. art. 3 al. 1 LFH). Elle peut décider à qui elle octroie la concession: un requérant n'a donc en principe (cf. consid. 9.3 s'agissant du cas où la concession est octroyée à une entité bénéficiant d'un droit de réquisition) pas de droit à se faire octroyer une concession (ATF 142 I 99 consid. 2.2.1; 125 II 18 consid. 4a/aa). En cas de concession, la communauté peut percevoir du concessionnaire, selon ce que prévoit le droit cantonal, une redevance hydraulique, à savoir une contre-prestation annuelle due en échange du droit d'utiliser les droits d'eau concédés (cf. ATF 128 II 112 consid. 10c; 126 II 171 consid. 3b). Le droit fédéral pose toutefois à l'art. 49 al. 1 LFH une limite supérieure quant au montant de redevance hydraulique qui peut être prélevé. Cette limite, impérative (ATF 65 I 305 consid. 5; MERKER/CONRADIN-TRIACA, in Kommentar zum Energierecht, 2016, n° 14 ad art. 49 WRG), a fait l'objet de plusieurs modifications depuis l'entrée en vigueur de la LFH le 1er janvier 1918 (sur l'historique de ces modifications, ATF 126 II 171 consid. 3a). Pour l'année 2012, la redevance hydraulique annuelle ne pouvait excéder 100 fr. par kilowatt théorique (cf. l'art. 49 al. 1 LFH dans sa teneur applicable pour l'année 2012, in RO 2010 5061).
Par ailleurs, d'après l'art. 49 al. 2 LFH, les usines qui font l'objet d'une concession et l'énergie qu'elles produisent ne peuvent être grevées d'impôts spéciaux. Toutefois, si la législation cantonale fixe une redevance maximum inférieure au taux admis par les prescriptions fédérales, le canton peut percevoir un impôt spécial, pourvu que les deux taxes réunies n'excèdent pas ce taux. En d'autres termes, la redevance hydraulique et l'impôt spécial cumulés ne peuvent excéder le plafond prévu à l'art. 49 al. 1 LFH.
A l'inverse de la redevance hydraulique, l'impôt spécial sur les forces hydrauliques n'a pas le caractère d'une contre-prestation, mais est indépendant de la décision d'octroi de la concession hydraulique. Il n'est donc pas un simple supplément de redevance, mais présente les caractéristiques d'un véritable impôt (ATF 128 II 112 consid. 10d et les références citées). L'art. 49 al. 2 LFH se limite à fixer le cadre (limite supérieure) dans lequel doit s'inscrire l'impôt spécial sur les forces hydrauliques. A l'intérieur de ce cadre, les cantons restent libres d'aménager à leur guise cette contribution; ils peuvent même renoncer à la prélever (arrêts 2C_1144/2018 du 11 mars 2020 consid. 3; 2P.272/2000 du 17 janvier 2002 consid. 2b non publié in ATF 128 II 112).
8.2. Dans le canton du Valais, le droit de disposer des eaux publiques appartient aux communes, à l'exception de celui de disposer des eaux du Rhône et du lac Léman, qui appartient à l'Etat (cf. art. 4 al. 1 et 2 de la loi cantonale du 28 mars 1990 sur l'utilisation des forces hydrauliques [LcFH]; RS/VS 721.8). La communauté qui dispose de la force hydraulique peut l'exploiter elle-même (art. 5 al. 1 LcFH) ou concéder le droit d'utiliser cette force par l'octroi d'une concession (art. 7 al. 1 LcFH). Selon l'art. 9 al. 2 2e phrase LcFH, les concessions accordées par les communes ne sont valables que si elles ont été approuvées par le Conseil d'Etat. Le libellé de cette disposition ("ne sont valables que") indique que l'approbation du Conseil d'Etat a un effet constitutif.
La redevance hydraulique est réglée en Valais à l'art. 65 LcFH (JACQUES FOURNIER, Vers un nouveau droit des concessions hydroélectriques, 2002 p. 109, RAPHAËL MAHAIM, Die abgaberechtliche Vielfalt in der Schweiz am Beispiel der Wassernutzung (...), in Föderalismus 2.0, 2011, p. 292). Cette disposition prévoit ce qui suit:
Art. 65 LcFH
1 Dès le moment où le premier groupe commence à produire régulièrement du courant, le concessionnaire est tenu de verser à la communauté qui dispose de la force la redevance pour le droit d'eau concédé, redevance calculée d'après la puissance théorique et payable pour chaque année à la fin janvier de l'année suivante.
2 Aussi longtemps que le prix de la matière première force hydraulique n'est pas déterminé selon le marché libre, la redevance correspond au plus à 40 pour cent du montant maximum tel que fixé par la loi fédérale sur l'utilisation des forces hydrauliques et dans la mesure où la concession de droits d'eau n'a pas expressément prévu un montant inférieur. Si la redevance maximum selon le droit fédéral est modifiée, le maximum de la redevance appliqué dans le canton subira une modification proportionnelle.
3 Pour les forces requises par la Confédération, la redevance maximum est celle fixée par la loi fédérale sur l'utilisation des forces hydrauliques.
Le droit valaisan prévoit en outre le prélèvement d'un impôt spécial sur les forces hydrauliques aux art. 71 à 74 LcFH. D'après l'art. 71 al. 1 LcFH, cet impôt correspond à 60% du taux maximum prévu dans la loi fédérale sur l'utilisation des forces hydrauliques.
Ainsi, sous réserve du cas - exceptionnel - où l'Etat est lui-même autorité concédante, la redevance hydraulique et l'impôt spécial sur les forces hydraulique sont, dans le canton du Valais, rattachés à la souveraineté fiscale de collectivités publiques différentes, soit les communes concédantes pour la première des contributions en cause, et l'Etat pour la seconde (cf. ATF 128 II 112 consid. 10d). En outre, le montant maximal de la redevance, dans le cas de l'art. 65 al. 2 LcFH, ne peut excéder 40% du montant maximum fixé par la loi fédérale sur les forces hydrauliques et dans la mesure où la concession ne prévoit pas un montant inférieur, alors que l'impôt spécial sur les forces hydrauliques correspond à 60% de ce montant maximum. Cumulés, la redevance qui relève de l'art. 65 al. 2 LcFH et l'impôt spécial sur les forces hydrauliques ne dépassent donc pas le plafond imposé par le droit fédéral.
8.3. En l'occurrence, les concessions octroyées par les Communes recourantes aux CFF prévoient, dans leur version renouvelée au cours de l'année 1997, une redevance hydraulique de 80 fr. par kilowatt théorique. A juste titre, les recourantes ne contestent pas que, cumulés, cette redevance et l'impôt spécial sur les forces hydrauliques auquel les CFF sont assujettis (cf. supra consid. 6.3) représentent un prélèvement supérieur au plafond de 100 fr. imposé par le droit fédéral pour l'année 2012 (cf. supra consid. 8.1). La somme des deux contributions égale en effet 140 fr. par kilowatt théorique (redevance de 80 fr. + impôt de 60 fr. [60% du maximum fédéral de 100 fr. pour 2012, selon l'art. 71 LcFH en lien avec l'art. 49 al. 1 aLFH]). Les recourantes contestent l'arrêt attaqué en tant qu'il retient que c'est la redevance hydraulique qui doit être réduite et non l'impôt spécial sur les forces hydrauliques. Selon elles, cette réduction entraîne une triple violation de l'art. 49 al. 2 LFH.
9.
Les recourantes soutiennent d'abord que les juges précédents ont violé l'art. 49 al. 2 LFH en refusant d'appliquer au cas d'espèce l'art. 65 al. 3 LcFH. Elles font toutefois en réalité valoir ici une violation du droit cantonal, dont le Tribunal fédéral ne revoit l'application par l'instance précédente que dans la mesure des griefs constitutionnels dûment invoqués et motivés, conformément aux exigences de l'art. 106 al. 2 LTF (supra consid. 3.2). En l'occurrence, les recourantes soutiennent que le Tribunal cantonal a écarté l'application de l'art. 65 al. 3 LcFH sur la base d'une interprétation arbitraire de cette disposition.
9.1. Amené à revoir l'application d'une disposition de droit cantonal sous l'angle de l'arbitraire, le Tribunal fédéral ne s'écarte de la solution retenue par l'autorité cantonale de dernière instance que si celle-ci apparaît insoutenable ou en contradiction manifeste avec la situation effective, ou encore si elle a été adoptée sans motifs objectifs ou en violation d'un droit certain. Lorsque l'interprétation défendue par l'autorité cantonale ne se révèle pas déraisonnable ou manifestement contraire au sens et au but de la disposition ou de la législation en cause, elle est confirmée, même si une autre solution paraît également concevable, voire préférable. En outre, il ne suffit pas que les motifs de la décision critiquée soient insoutenables. Il faut encore que cette dernière soit arbitraire dans son résultat (ATF 145 II 32 consid. 5.1; 144 IV 136 consid. 5.8; 143 I 321 consid. 6.1).
Une décision peut notamment être constitutive d'arbitraire si elle comporte une contradiction (cf. arrêt 5A_928/2016 du 22 juin 2017 consid. 6.3.3; 9C_873/2014 du 25 février 2015 consid. 2.3; 1P.45/2000 du 10 février 2000 consid. 3c; FELIX UHLMANN, Das Willkürverbot, 2005, p. 59 n° 78 ss et p. 271 n° 364).
9.2. Selon l'art. 65 al. 3 LcFH, pour les forces requises par la Confédération, la redevance maximum est celle fixée par la loi fédérale sur l'utilisation des forces hydrauliques (cf. supra consid. 8.2). L'art. 65 al. 3 LcFH prévoit ainsi une redevance maximum spécifique pour les forces requises par la Confédération, qui est plus élevée que celle de l'art. 65 al. 2 LcFH, qui ne s'élève qu'à 40% du montant maximum prévu par le droit fédéral.
Selon les juges précédents, c'est l'art. 65 al. 2 LcFH et non pas l'art. 65 al. 3 LcFH qui entre en ligne de compte pour déterminer le montant de la redevance maximale pouvant être prélevée par les recourantes auprès des CFF. L'expression "forces requises par la Confédération" figurant à l'art. 65 al. 3 LcFH renverrait en effet manifestement à l'institution de la réquisition de forces hydrauliques prévue aux art. 12-14 LFH, de sorte qu'il serait exclu d'appliquer l'art. 65 al. 3 LcFH au cas d'espèce, puisque les CFF utilisent les forces hydrauliques des recourantes en vertu de concessions et non pas après les avoir requises.
Les recourantes soutiennent qu'exclure l'application de l'art. 65 al. 3 LcFH parce qu'il n'y a pas eu de décision de réquisition des forces hydrauliques de la vallée du Trient procède d'une interprétation du texte légal "purement littérale" insoutenable, car contraire aux autres éléments déterminants à prendre en considération. Elles allèguent que les concessions des CFF ont toujours prévu des redevances supérieures au plafond de l'art. 65 al. 2 LcFH et que cet état de fait aurait été admis par le Canton jusqu'en 2010. Elles relèvent que, dans les faits, l'art. 65 al. 3 LcFH vise spécifiquement les CFF et qu'il aurait toujours été appliqué aux concessions octroyées aux CFF dans le canton du Valais. L'interprétation du Tribunal cantonal consacrerait un changement de pratique inacceptable, car uniquement motivé par la volonté de modifier la répartition des recettes provenant de l'utilisation des forces hydrauliques par les CFF entre le Canton et les communes concédantes.
9.3. Pour déterminer si l'interprétation soutenue par les juges précédents est soutenable, il convient au préalable de présenter les caractéristiques principales de l'institution de la réquisition de forces hydrauliques.
Concrétisant la prérogative, conférée à la Confédération à l'art. 76 al. 4 3e phrase Cst., d'utiliser les eaux pour ses entreprises de transport, l'art. 12 LFH dispose que la Confédération peut requérir la force d'un cours d'eau public pour ses entreprises de transport et de communications. L'idée de permettre la réquisition de forces hydrauliques remonte aux débuts des chemins de fer en Suisse au milieu du 19e siècle (BRIGITTA KRATZ, in Kommentar zum Energierecht, 2016, n° 1 et 2 ad art. 12-14 WRG; RICCARDO JAGMETTI, Energierecht, 2005, p. 429 n° 4205). Le droit de requérir des forces hydrauliques a été instauré dans le but de conférer à la Confédération les moyens de se procurer la force nécessaire, sans être "livrée au bon plaisir des cantons, communes ou districts auxquels appartient la souveraineté sur les eaux" (Message du 19 avril 1912 concernant le projet de loi fédérale sur l'utilisation des forces hydrauliques, FF 1912 II 823, 828; arrêt A.188/1987 du 11 juillet 1988, in ZBl 90/1989 p. 83). En cas de réquisition de forces hydrauliques, la Confédération doit indemniser la communauté non seulement pour la perte de la taxe de concession et de la redevance annuelle (art. 13 al. 1 LFH), mais aussi pour celle de l'impôt spécial sur les forces hydrauliques si, au moment de la cession, le canton le prélevait (art. 13 al. 3 LFH), ainsi que pour la perte d'impôts cantonaux, communaux et autres (art. 14 al. 1 LFH).
La LFH ne règle pas la procédure applicable en cas de réquisition de forces hydrauliques (JAGMETTI, op. cit., p. 487 n° 4438). Il est admis qu'une décision formelle, rendue par le département fédéral compétent, s'impose (JAGMETTI, op. cit., p. 487 n° 4438; KRATZ, in op. cit., n° 32 ad art. 12-14 LFH). En pratique, la réquisition n'a été que rarement mise en oeuvre formellement. Elle l'a été pour l'utilisation du barrage de Rupperswil-Auenstein, ainsi que pour la poursuite provisoire de l'exploitation de la centrale de Ritom, après la fin de la concession correspondante (KRATZ, in op. cit., n° 16 ad art. 12-14 WRG; HANS WYER, Rechtsfragen der Wasserkraftnutzung, 2000, p. 27; cf. aussi arrêt A.188/1987 du 11 juillet 1988 consid. 1e/cc, in ZBl 90/1989 p. 83). La Confédération privilégie en effet le recours à la concession pour requérir des forces hydrauliques (KRATZ, in op. cit., n° 16 ad art. 12-14 WRG; WYER, op. cit., p. 28). Dans le canton du Valais, les CFF sont ainsi au bénéfice de plusieurs concessions pour l'utilisation de forces hydrauliques (cf. la liste, état en 1999, établie par WYER, op. cit., Anhang II, p. 31 ss des annexes). La réquisition peut donc intervenir par le moyen d'une concession, avec cette particularité que si la collectivité refuse son octroi, la voie de la réquisition formelle reste toujours possible. Partant, lorsqu'il s'agit d'interpréter une concession octroyée aux CFF, il faut garder à l'esprit les prérogatives qui lui sont conférées par les art. 12 ss LFH (arrêt 2C_258/2011 du 30 août 2012 consid. 8.6). D'ailleurs, l'art. 14 al. 1bis LFH prévoit que le mécanisme de compensation pour la perte d'impôts cantonaux, communaux et autres, conçu à l'art. 14 al. 1 LFH pour les réquisitions formelles, est aussi applicable lorsque la Confédération requiert des forces hydrauliques par le biais d'une concession. Cette disposition, introduite dans la loi le 1er janvier 1968, n'a en réalité fait qu'entériner une situation qui prévalait déjà depuis des années en pratique (Message relatif à une modification partielle de la loi sur l'utilisation des forces hydrauliques du 5 juin 1967, FF 1967 I 1037, 1044; KRATZ, in op. cit., n° 51 ad art. 12-14 WRG).
9.4. En l'espèce, les concessions qui ont été renouvelées au cours de l'année 1997 en faveur des CFF prévoient toutes une redevance hydraulique de 80 fr. par kilowatt théorique, ce qui correspond précisément au taux maximum qui venait d'être adopté en droit fédéral (cf. la modification de l'art. 49 al. 1 LFH du 13 décembre 1996, entrée en vigueur le 1er mai 1997 [RO 1997 991, 998 et 1002]). La lecture des conventions de concession, qui figurent au dossier (art. 105 al. 2 LTF), confirme que les Communes et les CFF ont voulu que le montant de la redevance hydraulique soit adapté pour correspondre à ce nouveau plafond fédéral:
"Par décision du 13 décembre 1996, les Chambres fédérales ont relevé le taux maximum de la redevance annuelle, fixé à l'article 49 de la loi fédérale du 22 décembre 1916 sur l'utilisation des forces hydrauliques, de Fr. 54- à Fr. 80.-/kW brut. La Direction générale des CFF et la commune de [ nom de la commune concédante] étant tombés d'accord sur l'adaptation aux nouveaux maximums légaux de la redevance du à la Commune pour l'utilisation des forces hydrauliques de [ nom de l'eau publique concernée], les deux parties conviennent de ce qui suit:
1. Le taux applicable à la redevance annuelle qui fait l'objet du chiffre 1 de la convention du 4 mai 1987 est porté de Fr. 54.-/kW brut à Fr. 80.-/kW brut à partir du 1er mai 1997".
La quotité de la redevance, ainsi que la référence explicite à la modification de l'art. 49 LFH récemment adoptée, montrent que c'est l'art. 65 al. 3 LcFH - et non l'art. 65 al. 2 LcFH - qui a été appliqué par les recourantes et les CFF pour fixer la redevance due par ces derniers en tant que concessionnaires. Si c'était l'art. 65 al. 2 LcFH qui avait été appliqué, la redevance n'aurait pas pu être fixée à 80 fr. par kilowatt théorique, mais aurait été limitée aux 40% de ce montant. Or, le Canton ne peut avoir ignoré que la redevance avait été fixée de manière à correspondre au plafond prévu par le droit fédéral, en application de l'art. 65 al. 3 LcFH. Il a en effet été directement impliqué dans la procédure de renouvellement de ces concessions, puisque celles-ci n'ont pu entrer en force qu'après leur approbation par le Conseil d'Etat valaisan (cf. art. 9 al. 2 2e phrase LcFH; supra consid. 8.2). Il devait être ainsi clair aux yeux du Canton également que la redevance annuelle due par les CFF en tant que concessionnaires relevait de l'art. 65 al. 3 LcFH et non de l'art. 65 al. 2 LcFH. En soutenant désormais que la redevance annuelle doit être fixée dans les limites de l'art. 65 al. 2 LcFH, le Canton modifie unilatéralement une pratique qui a été suivie jusqu'alors par les parties, y compris par lui. Le fait que les CFF ne soient plus exonérés de l'impôt spécial sur les forces hydrauliques depuis l'année 2010 ne saurait avoir pour conséquence d'appliquer l'art. 65 al. 2 LcFH, puisque le droit cantonal n'a pas été modifié. La manière dont les revenus tirés de l'utilisation des forces hydrauliques par les CFF en tant que concessionnaires doivent être répartis entre le Canton et les communes concédantes relève de la prérogative du législateur valaisan. C'est à lui que revient la compétence exclusive de modifier, s'il l'entend, cette répartition, en adaptant le droit cantonal en conséquence. Aussi longtemps que la LcFH n'est pas modifiée sur ce point, l'art. 65 al. 3 LcFH est donc la disposition qui s'applique pour déterminer la redevance maximale qui peut être prélevée auprès des CFF en tant que concessionnaires de forces hydrauliques dans le canton du Valais, comme l'avait implicitement admis le Canton lui-même lors de l'approbation des concessions. En soutenant l'inverse à présent, le Canton adopte ainsi une position contradictoire.
9.5. La systématique de l'art. 65 LcFH, qui prévoit deux taux maxima distincts à ses alinéas 2 et 3, va du reste aussi dans ce sens. En effet, ce mécanisme de double taux peut s'expliquer par le fait que, sous l'ancien droit (à savoir lorsque la LcFH est entrée en vigueur le 1er janvier 1990, mais aussi antérieurement, cf. l'art. 65 de l'ancienne loi cantonale valaisanne sur les forces de 1957, cf. Recueil des lois, décrets et arrêtés du canton du Valais, 1957, p. 49), les CFF étaient exonérés de tout impôt, et partant aussi de l'impôt spécial sur les forces hydrauliques (cf. supra consid. 6.1). Il est ainsi compréhensible qu'en prévoyant à l'art. 65 al. 3 LcFH que la redevance maximum hydraulique correspond à celle fixée par la LFH, le législateur valaisan ait voulu que la Confédération, puis les CFF en tant qu'entité de droit public dotée de la personnalité morale, ne soient pas privilégiés lorsqu'ils requièrent des forces hydrauliques par la voie de la concession, mais paient autant que les concessionnaires ordinaires qui étaient, eux, (déjà) soumis à l'impôt spécial sur les forces hydrauliques en plus de devoir payer une redevance annuelle. Les travaux préparatoires qui ont conduit à l'adoption de l'actuelle LcFH (cf. le Message du Conseil d'Etat accompagnant le projet de révision de la loi du 5 février 1957 sur l'utilisation des forces hydrauliques, ainsi que la séance du Grand Conseil du 25 octobre 1989, in Bulletin des séances du Grand Conseil du Canton du Valais, session prorogée de mai 1989, p. 304 ss et pp. 657 à 662) ne fournissent toutefois aucune indication sur ce point.
9.6. Il découle de ce qui précède que le Tribunal cantonal, en considérant que l'application de l'art. 65 al. 3 LcFH était exclue dans le cas d'espèce faute de réquisition formelle de forces hydrauliques, a appliqué l'art. 65 LcFH de manière contradictoire par rapport à la pratique qui avait été suivie jusqu'alors par toutes les parties concernées aussi longtemps que les CFF étaient exonérés de l'impôt spécial sur les forces hydrauliques. Une telle interprétation du droit cantonal n'est partant pas soutenable. En outre, il parvient à un résultat arbitraire, puisqu'il revient à priver les recourantes de 60% du montant fixé dans les concessions, alors que celles-ci ont été expressément approuvées par le Canton. Il s'ensuit que le grief d'application arbitraire du droit cantonal formulé par les recourantes est admis.
10.
Dès lors que l'art. 65 al. 3 LcFH, applicable en l'espèce, permet que la redevance due par les CFF puisse s'élever à 80 fr. par kilowatt théorique pour l'année 2012, tel que prévu dans les concessions, et que, par ailleurs, le Canton a déjà prélevé auprès des CFF l' impôt spécial sur les forces hydrauliques par une décision de taxation entrée en force, qui s'élève à un montant supérieur à 20 fr. par kilowatt théorique (supra consid. A.c), la contribution totale réclamée aux CFF dépasse le plafond de 100 fr. admis par le droit fédéral pour l'année 2012 (cf. supra consid. 8.3). Pour rétablir un prélèvement conforme au droit fédéral, les recourantes soutiennent que c'est l'impôt spécial qui doit être réduit, et non pas la redevance. Elles font valoir que les juges précédents ont violé l'art. 49 al. 2 LFH en réduisant au contraire la redevance.
10.1. Selon l'art. 49 al. 2 LFH, les usines qui font l'objet d'une concession et l'énergie qu'elles produisent ne peuvent être grevées d'impôts spéciaux. Toutefois, si la législation cantonale fixe une redevance maximum inférieure au taux admis par les prescriptions fédérales, le canton peut percevoir un impôt spécial, pourvu que les deux taxes réunies n'excèdent pas ce taux.
L'art. 49 al. 2 LFH commence par poser le principe de l'interdiction de prélever un impôt spécial sur les forces hydrauliques auprès des usines qui font l'objet d'une concession, en prévoyant une exception à cette interdiction si la législation cantonale fixe une redevance inférieure au taux maximum prévu à l'art. 49 al. 1 LFH et pour autant que les deux taxes réunies n'excèdent pas ce taux. L'impôt spécial sur les forces hydrauliques a ainsi, selon le système prévu par le législateur fédéral, un caractère complémentaire par rapport à la redevance hydraulique (cf. MERKER/CONRADIN-TRIACA, in Kommentar zum Energierecht, 2006, n° 58 ad art. 49 WRG; JAGMETTI, op. cit., p. 511 n° 4541).
10.2. Dans le canton du Valais, il y a une place pour l'impôt spécial sur les forces hydrauliques à hauteur de 60% du taux maximum de l'art. 49 al. 1 LFH, comme le prévoit l'art. 71 al. 1 LcFH, lorsque l'on se trouve dans un cas d'application de l'art. 65 al. 2 LcFH, puisque cette disposition limite la redevance maximum à 40% du taux fédéral (cf. JAGMETTI, op. cit., n° 4541 et note de base de page 832; cf. aussi FOURNIER, op. cit., p. 109 s.; ATF 128 II 112 consid. 6c). Dans la situation visée à l'art. 65 al. 3 LcFH en revanche, la redevance maximum correspond aux taux maximum de l'art. 49 al. 1 LFH. Conformément au système prévu par l'art. 49 al. 2 LFH, il ne peut alors y avoir de place pour le prélèvement d'un impôt spécial sur les forces hydrauliques que si la redevance prévue concrètement dans une concession est inférieure à ce plafond, et dans cette mesure. C'est donc à bon droit que les recourantes font valoir que c'est l'impôt spécial qui doit être réduit et non pas la redevance de 80 fr. qui leur est due.
10.3. En l'espèce, la redevance de 80 fr. par kilowatt théorique prévue par les concessions est inférieure de 20 fr. au plafond de 100 fr. qui s'applique pour l'année 2012. Partant, il n'y a, le cas échéant, de place pour le prélèvement de l'impôt spécial sur les forces hydrauliques qu'à hauteur de 20 fr. par kilowatt théorique. Il n'appartient toutefois pas au Tribunal fédéral de déterminer concrètement la manière dont le Canton doit procéder pour rétablir une situation conforme au droit fédéral, si ce n'est pour rappeler qu'une réduction de la redevance est exclue. La cause doit partant être renvoyée au Tribunal cantonal pour qu'il adopte une solution sur ce point, en faisant, éventuellement, usage de la voie de la révision de l'arrêt dans lequel il a confirmé la décision de taxation d'impôt spécial sur les forces hydrauliques pour la période fiscale 2012.
11.
Les recourantes concluent finalement à ce que le solde des redevances hydrauliques qui leur est dû pour l'année 2012 leur soit payé avec un intérêt moratoire de 5% à compter du 31 janvier 2013.
11.1. L'obligation de verser des intérêts moratoires sur des dettes d'argent est une institution générale du droit. Il est donc admis qu'une créance pécuniaire de droit public porte intérêt lorsque son débiteur se trouve en demeure, sous réserve de l'existence de dispositions légales qui prévoient le contraire (ATF 143 II 37 consid. 5.2.1; 101 Ib 252 consid. 4b; arrêts 9C_108/2018 du 30 janvier 2019 consid. 4.1; 2C_356/2015 du 23 mai 2016 consid. 4.2.1 et les références; 2C_188/2010 du 24 janvier 2011 consid. 7.2.1 et les références, in RDAF 2011 II 450). L'obligation de payer des intérêts moratoires est en tout cas reconnue lorsque la structure du rapport du droit est identique à celle que l'on pourrait rencontrer en droit privé (POLTIER/MOOR, Droit administratif, vol. II, 2e éd. 2011, p. 86). En droit fiscal en revanche, le Tribunal fédéral a, dans un arrêt ancien, exigé la présence d'une base légale expresse (cf. ATF 94 I 384 consid. 5 p. 391; cf. toutefois, en lien avec la taxe militaire, l'ATF 95 I 258 consid. 3). Certains auteurs approuvent cette exigence (BLUMENSTEIN/LOCHER, System des schweizerisches Steurrechts, 6e éd. 2002, p. 312; moins affirmatifs toutefois dans la 7e éd. de 2016, p. 375 s.; TSCHANNEN/ZIMMERLI/MÜLLER, Allgemeines Verwaltungsecht, 4e éd. 2014, p. 577) alors que d'autres auteurs estiment qu'il n'y a pas de raison pour que la justification de la perception d'intérêts moratoires en tant qu'institution générale du droit ne s'applique pas en droit fiscal, tout en relevant que la question se pose surtout dans le domaine de la parafiscalité, les lois fiscales prévoyant en principe toutes une disposition à ce sujet (MOOR/POLTIER, op. cit., eo loco).
11.2. Le point de savoir si une base légale est nécessaire pour prélever un intérêt moratoire en cas de retard dans le paiement de la redevance hydraulique souffre de rester indécis. En effet, même si la perception d'un intérêt moratoire devait être admise en tant que principe général du droit, il faudrait encore en déterminer le dies a quoet le taux d'intérêt, questions qui relèvent en l'occurrence du droit cantonal. L'instance précédente, qui a rejeté le recours des Communes, n'a pas traité cette question. Or, le Tribunal fédéral n'a pas à examiner d'office ce point, comme il le ferait en présence de droit fédéral (art. 106 al. 1 et 2 LTF; cf. par exemple arrêt 2C_188/2010 du 24 janvier 2011 consid. 7.2.1 dans le domaine de l'impôt anticipé). En l'occurrence, les recourantes se limitent à conclure au paiement d'un intérêt moratoire de 5% à compter du 31 janvier 2013, sans étayer leur prétentions dans leur mémoire. Dans ces circonstances, leurs conclusions ne sont pas admissibles.
12.
Il découle de ce qui précède que le recours est partiellement admis et que l'arrêt attaqué est annulé.
Comme le Tribunal fédéral n'est pas en mesure de vérifier l'exactitude des montants au paiement desquels les Communes recourantes concluent au titre de soldes de redevances hydrauliques pour l'année 2012, la cause sera renvoyée au Tribunal cantonal pour qu'il fixe ces montants. Il appartiendra également au Tribunal cantonal de faire en sorte que le montant de l'impôt spécial sur les forces hydrauliques à la charge des CFF n'aboutisse pas à un dépassement du plafond de 100 fr. prévu par l'art. 49 al. 1 LFH dans sa teneur applicable pour l'année 2012. Il lui appartiendra enfin de fixer les frais et dépens en conséquence.
13.
Au vu de l'issue du litige, les frais judiciaires sont mis, par trois quarts, à la charge du Canton (art. 66 al. 1 et 4 LTF) et, pour un quart, à la charge des Communes solidairement entre elles, dès lors qu'elles succombent dans leurs conclusions concernant l'intérêt moratoire (art. 66 al. 1 et 5 LTF). S'agissant des CFF, ils ont principalement indiqué que le sort du litige leur était indifférent. Dans une telle situation, ils doivent être considérés comme succombant, dans la mesure où l'arrêt attaqué est modifié à leur détriment (ATF 123 V 156 consid. 3c; BERNARD CORBOZ, in Commentaire de la LTF, 2e éd. 2014, n° 38 ad art. 66 LTF). En l'espèce, la situation globale des CFF n'est pas modifiée par rapport à l'arrêt attaqué, de sorte que l'on ne peut considérer qu'ils succombent. Les CFF ont néanmoins aussi conclu à ce qu'aucun intérêt moratoire ne soit mis à leur charge, point sur lequel ils obtiennent gain de cause, et formulé une conclusion inadmissible en lien avec les frais et dépens de la procédure antérieure. Ces deux aspects s'annulent donc. Dans ces circonstances, aucun frais ne sera mis à la charge des CFF, et il ne leur sera partant pas non plus alloué de dépens (art. 68 al. 1 LTF).
Enfin, aucun dépens n'est accordé aux Communes, dès lors qu'elles obtiennent gain de cause dans l'exercice de leurs attributions officielles (art. 68 al. 3 LTF).
Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce :
1.
Le recours est partiellement admis. L'arrêt attaqué est annulé et la cause est renvoyée au Tribunal cantonal pour nouvelle décision dans le sens des considérants.
2.
Les frais judiciaires, arrêtés à 17'000 fr., sont mis à raison de 12'750 fr. à la charge du Canton, et à raison de 4'250 fr. à la charge des Communes, solidairement entre elles.
3.
Il n'est pas alloué de dépens.
4.
Le présent arrêt est communiqué au mandataire des recourantes, au mandataire des CFF, à la mandataire du Canton et au Tribunal cantonal du canton du Valais, Cour de droit public.
Lausanne, le 5 août 2021
Au nom de la IIe Cour de droit public
du Tribunal fédéral suisse
Le Président : Seiler
La Greffière : Vuadens