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Dès 1886, la gestion des eaux était répartie entre deux services du Département des Travaux publics. Le premier service « Administration et entretien » était chargé des concessions sur les grèves et des concessions à bien-plaire, tandis que le deuxième service « Etudes et constructions » s’occupait des lacs et cours d’eau (corrections fluviales) ainsi que des concessions pour l’utilisation des eaux fluviales.
Ces tâches ne représentaient à l’époque qu’une petite partie du travail de ces services qui avaient en outre la charge de la gestion du domaine public de manière générale, de la police des constructions, des moyens de transports, de la construction des ponts et chaussées, etc.. Au tournant du siècle ces deux services employaient une quinzaine de personnes.
1902 : Les concessions pour l’utilisation des eaux fluviales passent de la responsabilité du deuxième au premier service. Les questions liées à la gestion du domaine public « eau » sont ainsi regroupées au sein du service « Administration et entretien ». Les concessions pour l’exploitation des mines et des carrières sont également placées sous la responsabilité de ce service à ce moment là.
1929 : Par la décision du Conseil d’Etat du 21 mai, les deux services « Administration et entretien » et « Etudes et constructions » sont remaniés de fond en comble pour créer le Service des routes et le Service des eaux. Ce dernier a désormais à sa charge: les corrections fluviales ; la régulation des lacs ; les travaux d’assainissement et de dessèchement ; l’entretien des ouvrages d’endiguement ; les concessions pour l’utilisation des lacs et cours d’eau ; l’application de la loi sur le marchepied le long des lacs et les plans riverains ; la police et la gérance du domaine public en ce qui concerne les lacs et cours d’eau ; les concessions de grèves et les concessions à bien-plaire. Les carrières sont quant à elles sous la surveillance du Service des routes.
A sa création, l’effectif du Service des eaux comprend en tout et pour tout, le chef de service, Charles Pelet, un ingénieur, Henri Zorn, et un secrétaire technique, Alfred Chollet.
1938 : Un premier surveillant des cours d’eau est nommé en la personne de Serge Faesh (bassin de l’Orbe et nord du bassin de la Venoge)
1948 : L’organisation du service fait apparaître un bureau technique, un bureau administratif et les surveillants des cours d’eau, dont le nombre est passé à trois.
1950 : Charles Pelet est remplacé par Edouard Dutoit, ingénieur, au poste de chef de service.
1954 : Organisation de la surveillance des cours d’eau en quatre secteurs
1955 : Inscription de la lutte contre la pollution des eaux dans les attributions du service
1958 : Jean Noverraz est nommé chef de service
1966 : Déménagement du service de la rue Cité-Devant 11 à la place de la Riponne 10
1974 : Inscription des concessions de pompage aux nappes souterraines dans les attributions du service. L’effectif du service oscille alors entre 15 et 20
1976 : Le service est dorénavant chargé du contrôle de la construction et de l’exploitation des installations d’épuration des eaux usées et de traitement des déchets, ainsi que du contrôle de la construction et la révision des installations servant à l’entreposage, au transport, au transvasement de liquides pouvant altérer les eaux. Outre l’administration (du service et du domaine public eau), le bureau technique lacs et cours d’eau et les chefs de secteur, le service se dote d’un office de la protection des eaux comprenant une section épuration et incinération et une section contrôle des citernes. L’effectif du service bondit à 32 employés.
1977 : Une section laboratoire est créée au sein de l’Office de la protection des eaux. Le laboratoire est chargé du contrôle analytique des eaux des lacs, des rivières et des stations d’épuration
1978 : La section épuration et incinération devient la section assainissement.
1982 : Pierre Chausson est nommé chef de service
1983-85 : Le service comprend une administration, une section génie civile (ex bureau technique), une section entretien (chefs de secteurs) et l’Office de la protection des eaux, lui-même divisé en 5 sections (administration, épuration urbaine, épuration industrielle, contrôle des citernes, laboratoire). L’hydrogéologue cantonal (poste créé en 1978), Joseph Mautner, est transféré du Laboratoire cantonal au Service des eaux en 1983. Il est notamment chargé de la protection des nappes souterraines et des sources
1988: Le service est rebaptisé « Service des eaux et de la protection de l’environnement ». Une section protection de la nature est créée et un délégué cantonal à l’environnement est nommé.
1989-1991 : L’Office de la protection des eaux est dissous et ses sections sont ramenées au niveau du service. Ce dernier est réorganisé en divisions dans la foulée:
• Administration (administration du service et gestion administrative du domaine public eau) ;
• Eaux souterraines (hydrogéologie et contrôle des citernes) ;
• Economie Hydraulique (corrections fluviales, gestion technique du domaine public eau et entretien par secteur) ;
• Assainissement et gestion des déchets (assainissement urbain, assainissement industriel et gestion des déchets) ;
• Laboratoire ;
• Protection de la nature ;
• Délégué à l’environnement
1995 : La protection de la nature quitte le service
1996 : Le délégué à l’environnement quitte à son tour le service
1998 : Le service est rebaptisé Service des eaux, sols et assainissement (SESA) et est placé sous la tutelle du nouveau Département de la sécurité et de l’environnement (DSE). Le Département des travaux publics est quant à lui dissous. La surveillance et la protection des sols deviennent de la compétence du SESA à ce moment là, tout comme les autorisations d’exploiter et la surveillance des carrières
2000 : Une nouvelle division « Déchets, sols et installations » est créée
2002 : Jean-François Jaton est nommé chef de service
2004 : Les chefs de secteur se voient appuyés par le soutien de deux nouveaux adjoints
2006 : La division des carrières et gravières est dissoute et son activité est intégrée à la division nouvellement créée des « Sols, carrières et déchets »
2009-2010 : Premières réflexions en vue de la création d’une cellule « micropolluants », avec l’achat en 2010 d’un appareillage analytique complexe, permettant de mettre en évidence des substances en traces infinitésimales dans les eaux
À mi 2012, le SESA compte 122 collaborateurs, pour une activité de 111 ETP (équivalent temps plein), répartis comme suit: 54 au Valentin 10, 16 au laboratoire des Croisettes et 52 décentralisés dans les quatre secteurs d'entretien des cours d'eau.
Fin 2012, le SESA est intégré à la nouvelle "Direction générale de l'environnement" (DGE), au côté du Service de la forêt, de la faune et de la nature (SFFN) et du Service de l’environnement et de l’énergie (SEVEN), sous la direction de M. Cornelis Neet.