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etude du degré trophique du barrage lakehal


par farida khemici
ANRH DRC Soumaa -  2006
Dans la categorie: Géographie
   
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    Sommaire

    Introduction 1

    1-Bilan hydrique et stratification thermique 2

    a- Stratification thermique : 2

    2- Etude du facteur abiotique : 3

    a- Transparence 3

    b- pH 3

    c- Matière oxydante : 3

    d- Les nitrates : 4

    e-Conductivité et minéralisation : 5

    f- Les sels nutritifs 5

    · Po4 5

    · Pt : 5

    · Ammonium : 5

    g- Matière de pollution 6

    3- Etude du facteur biotique 6

    a- Le phytoplancton 6

    b- Le zooplancton : 8

    4- Interprétation 9

    Conclusion 10

    Introduction

    L'eutrophisation des lacs est la conséquence d'un apport excessif en phosphore, généralement lié aux activités urbaines, agricoles et industrielles. Il en résulte un

    développement important de la biomasse algale et principalement du phytoplancton.

    Celle-ci sédimente au fond de l'eau où elle se décompose en consommant une grande

    Quantité d'oxygène dissous.

    Les conséquences de l'eutrophisation sur la qualité des eaux sont importantes. L'eau

    brute des lacs eutrophes est de mauvaise qualité à toutes les profondeurs.

    Les eaux profondes (hypolimnion) sont généralement anoxiques avec de fortes

    Concentrations en matière organique et en composés aussi indésirables que le fer, le

    manganèse, l'ammoniaque, et parfois même l'hydrogène sulfureux. Par ailleurs, elles

    peuvent présenter une turbidité importante.

    Les eaux de surface (épilimnion) sont également riches en matières organiques et très

    turbides, ont un pH très variable au cours de la journée (dans une plage de 7 à 10) et

    contiennent des cyanobactéries toxiques, des algues filamenteuses ou du nanoplancton.

    Quant aux couches intermédiaires (métalimnion), elles combinent de façon totalement

    aléatoire les inconvénients des deux précédentes. Cette variabilité nécessite un contrôle

    Très fin de l'eau brute destinée à la potabilisation et impose un ajustement permanent des réactifs.

    le présent document fait le bilan des résultats obtenus en 2007 et tente de déceler des tendances dans les mesures de certains descripteurs et de déterminer le niveau trophique du barrage.

    1-Bilan hydrique et stratification thermique

    Le barrage est conçu pour mobiliser actuellement une capacité de 27HM3, alors qu'elle était de 30HM3.la majorité des apports a eu lieu entre le moi d'avril à juin. Le taux de remplissage annuel et moyen est de 62.89%.

    Fig 1 : Evolution du volume en fonction du temps

    a- Stratification thermique :

    Le cycle thermique annuel d'un plan d'eau est un des facteurs les plus importants, il détermine son fonctionnement physique, chimique et biologique. Pendant la saison chaude, le réchauffement par l'énergie lumineuse permet un réchauffement inégal de la colonne d'eau, il s'installe ainsi une stratification thermique.

    L'étude du profil de la température de l'eau en fonction de la profondeur montre que l'année est divisée en deux périodes :

    Une période d'homothermie hivernal de novembre à février, période de circulation total de la masse d'eau et oxygénation du fond.

    Une période de stagnation estivale, de mois mars jusqu'au mois d'août, période de stratification de la masse d'eau avec un épilimnion de 5m à 7m de profondeur.

    La masse d'eau superficielle se réchauffe alors plus rapidement et devient moins dense formant l'épilimnion avec une température de 15.5°C à 25.5°C, alors que l'eau en profondeur reçoit moins d'énergie que celle de la surface, demeure plus froide, formant ainsi l'hypolimnion avec une température de 12°C à 18°C

    Hypolimnion

    Epilimnion

    Fig 2 : température en fonction de la profondeur.

    2- Etude du facteur abiotique :

    a- Transparence : la moyenne annuelle mesurée à l'aide d'un disque de Secchi, est inférieure à 1m, avec un maximum de 2.1m en mois d'août.

    Ceci étant du essentiellement à la matière en suspension et le développement du phytoplancton au sein de la colonne d'eau.

    b- pH : il varie entre 7 à 8 au cours de l'année, sans montrer une variation en profondeur.

    c- Matière oxydante :

    Les teneurs en oxygènes dissous dans l'épilimnion, décroissent rapidement avec la profondeur est peuvent être nulles à proximité des sédiments.

    La concentration en surface était relativement constante, elle oscille entre 6.5 mg/l à 8.5 mg/l avec un maximum de 11.3mg/l en moi de mars, période de forte production.

    La concentration près du fond a tendance à diminuer pour être presque nulle en période de stratification, elle oscille entre 3.5mg/l à 0.8mg/l, à partir du mois de juin jusqu'au mois d'août.

    La mesure de la saturation en oxygène durant toute l'année, montre une sursaturation en surface pendant la stratification thermique.

    d- Les nitrates :

    L'étude du cycle annuel des nitrates, a montré que les concentrations de cette fraction d'azote sont déterminées par les apports liquides de l'extérieure.

    Ces apports ont résultés en des concentrations maximales de 10.5mg/l en mois de mars et juin, et qui s'épuisent progressivement pour atteindre des valeurs de 1 mg/l en mois de septembre, octobre, période de fin de stratification.

    La stratification thermique est à l'origine d'une stratification chimique : en particulier pour l'oxygène dissous et les nitrates.

    e- Conductivité et minéralisation :

    Les valeurs de la minéralisation enregistrées au cours de l'année montre qu'elle

    varie de 380us/sm à 560us/cm en surface .le profil vertical ne montre pas une différence entre surface et fond (10m à 18m ) , même en période de stratification.

    f- Les sels nutritifs :

    · Po4 : pour la majorité des prélèvements effectuées la concentration en po4 est située entre 0.1mg/l et 0.4mg/l,.

    · Pt : on constate que la concentration en Pt du fond est supérieure à celle de la surface, surtout en période de stratification thermique.signe d'une décomposition de la matière organique dans l'hypolimnion.

    La concentration en surface varie de 0.1mg/l à 0.7mg/l, avec un maximum de 1mg/l en mois de mars qui coïncide avec une forte densité algale, celle du fond, varie de 0.3mg/l à 1.6mg/l avec un minimum de 0.12mg/l en période de stratification thermique.juillet et août.

    · Ammonium :

    La concentration en ammonium au fond de la retenue est supérieure à celle de la surface. Elle varie de 0.1 mg/l à 1.2 mg/l au fond et de 0mg/l à 0.5mg/l en surface, ce qui montre bien la minéralisation de la matière organique sédimentée, sauf au mois de juillet, une concentration de 1.2mg/l a été enregistrée qui pourrais être du à un apport de l'extérieure.

    g- Matière de pollution :

    Matières oxydables : la concentration en matière oxydable au cours de l'année varie de 4.5mg/l à 9.5mg/l sans monter une variation remarquable entre surface et fond.

    3- Etude du facteur biotique :

    a- Le phytoplancton :

    L'étude de l'évolution saisonnière des peuplements phytoplanctoniques dans un réservoir vise à comprendre le phénomène d'eutrophisation de cet écosystème lacustre. En fonction des saisons et de façon schématique, on observe trois phases au cours desquelles différents groupes phytoplanctoniques alternent :

    En automne-hiver (phase 1), les débits des cours d'eau étaient moins importants ;, l'énergie lumineuse disponible se fait plus rare et la température baisse. Seules les espèces qui tolèrent les mélanges d'eau, et donc les alternances de phases obscures et lumineuses, se développent. Il s'agit essentiellement des diatomées cycloella ,synedra , Tabellaria, Fragilaria qui présentent d'excellentes adaptations aux faibles températures et à la suspension dans les milieux agités tout en disposant d'une bonne capacité pour capturer la lumière. Ainsi que d'autre chlorophycée Cosmarium, Staurastrum et tetraedron,pediastraum qui s'adaptent au condition du milieu .

    Du printemps à l'été (phase 2), les débits des cours d'eau étaient plus importants, l'apport énergétique augmente (plus de lumière et des températures plus élevées) et permettant ainsi la création d'une couche d'eau plus ou moins stable à la surface des milieux aquatiques (stratification thermique). Au début de cette période, le niveau des ressources minérales est encore plus abondant puis il diminue progressivement avec l'avancement de la période estivale. Les microalgues les plus couramment rencontrées sont alors les plus petites espèces à croissance rapide. Elles font l'objet d'une forte prédation de la part du zooplancton. Il s'agit essentiellement des genres : cosmarium, coelasrum, oocystis (5000cel/ml) les plus abondants jusqu'au mois de juin, en raison de leur tolérance à une élévation de la température, d'autre groupes phyoplanconique apparaissent celles qui échappent à la prédation du zooplancton. Peridinium, (1000cel/ml) Ceratium sont les genres caractéristiques de ce groupe ainsi que des cyanobactéries comme Gomphosphaeria (3250cel/ml) rencontré pour la première fois avec une telle densité et Microcystis. Sans oublier de signaler, un chute brutale de la densité du phytoplancton en mois d'août.

    À la fin de l'été, début d'automne (phase 3), en raison de leur faible tolérance vis-à-vis de la baisse des températures, on a enregistre` une chute de la densité phytoplanctonique.

    Bien évidemment, l'alternance de ces phases n'est pas tranchée ; les transitions d'un état à l'autre sont progressives et supposent des états intermédiaires. Par exemple, entre l'hiver et le printemps, on peut noter les croissances de Pediastrum, Scenedesmus, diatomées comme Cyclotella, synedra et entre le printemps et l'été, Dinobryon, Sphaerocystis, Volvox.

    Les graphes suivants montrent l'évolution temporelle de différents groupes phytoplanctonique dans la couche euphotique de 0.5m à 3m

    b- Le zooplancton :

    Le zooplancton, premier prédateur du phytoplancton a été identifie et quantifie au ours de l'année, les espèces identifies sont :

    Cladocères : daphnia magma, bosmina longirostris, bosmina coregoni.

    Rotifères : keratella quadrata, keratella ticinensic, asplanchna sp,trichocera sp, filiana sp, brachionus ,

    Copépodes : cyclopoides, stade nauplius

    l'évaluation de la comminauté zooplanctonique est marquée par un pic important en mois de juin ,dominée par les cladocères dont le genre bosmina ,par contre les rotifères font partie importante de la densité zooplanctonique ,en mois de février ,mai et juin leur présence coïncide avec celle des chlorophycée .

    Il faut signaler une chute brutale de la densité du zooplancton, à partir moi de juillet, au moment où la prolifération du phytoplancton était dominée par les cyanophycées.

    4- Interprétation

    Les concentrations en nutriment évoluent en fonction de la saison : les valeurs sont élevées en fin d'hiver et diminuent au cours du printemps et l'été en raison de la consommation par le phytoplancton.

    La désoxygénation de la masse d'eau hyoplimnique (concentration en 02<0.8 mg/l ) entraîne le relargage par les sédiments d'éléments comme les phosphates, ammonium , fer , manganèse.

    Les variables environnementales (climat, physico-chimie de l'eau et apports exogènes semblent régir de près la succession phytoplanctonique dans la retenue de lakehal.. le peuplement algal est plus diversifié, suite à l'enrichissement du milieu en sels nutritif

    Le zooplancton ne semble pas réguler la production algale (de cyanophycée notamment), en raison de leur caractère toxique.

    Le niveau d'eutrophisation et l'état trophique du barrage ont été examine à la lumière de l'enrichissement en matières nutritives (phosphore), d'un indicateur biologique (peuplement algal )et de la transparence de l'eau (profondeur du disque de Secchi), les données recueillies relativement à ces trois indicateurs au cours de l'année montrent que l'état eutrophe des eaux s'est montrée pendant toute la période estivale.

    Selon le modèle de I'O.C.D.E (1982), la retenue est hypereutrophe ,au point de vue phosphate et transparence ,par manque de moyen au niveau du labo , le dosage de la chlorophylle n'a pas été fait , paramètre important pour la détermination de l`état trophique d'un lac ou réservoir.

    valeurs seuils de l'état trophique des plans d'eau(OCDO,1982)

    categorie trophique

    Ptotal ug/l

    Chl moyenne ug/l

    Chl maximum ug/l

    Secchi moyenne(m)

    Secchi minimum(m)

    hltra-oligotrophe

    =4

    =1

    =2,5

    =12

    =6

    oligotrophe

    =10

    =2,5

    =8

    =6

    =3

    mèsotrophe

    35 -10

    2,5 -8

    8-----25

    6---3

    3---1,5

    eutrophe

    35 -100

    8---25

    25 -75

    3,5--1,5

    1,5---0,7

    hypereutrophe

    =100

    =25

    =75

    =1,5

    =0,7

    barrage LAKHAL2005

    197

    nd

    nd

    0.96

    0.7

    barrage LAKHAL2006

    281.6

    nd

    nd

    0.64

    0.35

    barrage LAKHAL2007

    266.7

    nd

    nd

    0.92

    0.7

    Conclusion

    Le barrage lakehal appartient au lac monomictique avec un seul brassage annuel qui débute au mois d'octobre et s'étends jusqu'au mois de mars.

    La qualité des eaux du barrage est évaluée grâce aux paramètres retenus pour l'appréciation de la qualité des eaux superficielles. ce sont des paramètres spécifiques à une pollution organique,azotée,phosphatée,minérale et physique présentés dans une grille fixant quatre classes de qualité,indiqué pour l'AEP. Elle est de la classe C1pour la qualité organique sans prendre en considération les valeurs de la DCO, C2 pour la qualité minérale et azoté, et C3 pour la qualité phosphatée.

    La couche d'eau euphotique de 0.5m à 3m est chargée et variée en phytoplancton, ce qui a limité la transparence de l'eau.

    Le barrage appartient au lac présentant les symptômes d'un lac eutrophe, avec un déficit en oxygène dans l'hypolimnion en période estivale. Ce qui occasionne la décomposition de la matière organique au fond par les bactéries en anaérobiose, ainsi que le relargage du fer et manganèse dans la colonne d'eau.