Literatura académica sobre el tema "Barrages – Seine, Bassin de la (France)"

Cette étude préliminaire porte sur la comparaison des flores diatomiques fossiles et actuelles du lac d’Issarlès (commune Le Lac-d’Issarlès, Ardèche) et de son bassin versant. La flore fossile est étudiée dans une carotte sédimentaire de 1,7 m (partie supérieure d’une carotte de 7 m de long prélevée sous 108 m d’eau), extraite en 2020. La flore actuelle est étudiée dans le lac d’Issarlès ainsi que dans divers points du bassin versant du lac : le ruisseau de la Clède et celui du Ravin des Charbonneyres ainsi que les lacs de barrages du Gage et de la Veyradeyre. La tendance observée de bas en haut de la séquence sédimentaire est marquée par la disparition du genre dominant, Pantocsekiella, remplacé par de nouvelles espèces comme Fragilaria crotonensis et Asterionella formosa qui sont favorisées dans les milieux turbulents et riches en nutriments. Ce bouleversement de la flore est corrélé à l’influence des retenues d’eau connectées au lac d’Issarlès, pièce maîtresse du complexe hydroélectrique de Montpezat mis en service en 1954. Un début d’eutrophisation (augmentation des nutriments et de la matière organique fermentescible) est observé dans le lac actuel. L’étude des diatomées des lacs de barrages et des ruisseaux affluents du lac nous permet de supposer une source d’eutrophisation en provenance du bassin versant naturel du lac, mais également du bassin versant étendu et artificialisé par la mise en place du « complexe hydroélectrique de Montpezat ». La similarité chimique observée entre l’eau du lac et l’eau des retenues souligne la potentielle influence de ces dernières sur la qualité des eaux du lac d’Issarlès. Les données de cette étude préliminaire montrent, d’une part, l’impact de l’exploitation de l’aménagement hydroélectrique de Montpezat sur le lac d’Issarlès et, d’autre part, soulignent une potentielle source de pollution dans le bassin versant du lac, à prendre en compte lors de l’élaboration de futurs plans de gestion. Cette étude livre également des données préliminaires sur l’histoire environnementale récente du lac d’Issarlès, jusqu’à ce jour très peu étudiée.

RésuméCet article essaie d’expliquer pourquoi la Seine est deux fois plus encaissée que la Loire (120 m contre 60 m) dans les plateaux du Bassin parisien. L’identification des différentes nappes alluviales par des méthodes géomorphologiques et sédimentologiques (détermination des minéraux lourds) permet de reconstituer les profils longitudinaux des terrasses et de déceler les déformations tectoniques qu’elles ont subies depuis leur mise en place. Après l’épisode des sables de Lozère, les liens entre la Loire et la Seine ont été interrompus et les deux bassins hydrographiques ont évolué séparément et différemment de part et d’autre de la charnière tectonique NO-SE allant des collines du Perche au Morvan. Ainsi, la Sologne a d’abord connu une subsidence depuis l’accumulation des sables de l’Orléanais au Burdigalien jusqu’à la mise en place de la nappe F6 datée de 1,75 Ma, avant de subir un soulèvement continu qui explique l’étagement des nappes récentes. Au contraire, le bassin de la Seine a enregistré une surrection continue jusqu’au creusement précédant l’accumulation de la nappe de la moyenne terrasse F3 et, depuis lors, la subsidence tend à l’emporter car les nappes plus récentes sont emboîtées. La tectonique joue ainsi le rôle principal à côté de la dynamique fluviale pour expliquer l’encaissement inégal des deux fleuves et les systèmes de terrasses différents qui en résultent.

Dans le cadre d'une collaboration entre le CENID-RASPA (Centro National de Investigación Disciplinaria - Relación Agua, Suelo, Planta y Atmosfera, México) et l'IRD (anciennement ORSTOM, France), sept petites retenues du ranch Atotonilco, ranch d'élevage extensif situé au Nord-Mexique dans une zone semi-aride montagneuse, ont été équipées pour l'enregistrement en continu des niveaux d'eau (1996-1998). Des pluviomètres et pluviographes ont été installés sur leurs bassins versants (0,15 à 4,10 km2) et répartis sur toute la surface du ranch (450 km2). Par ailleurs, une soixantaine de petits barrages équipent ce ranch. En période pluvieuse ils complètent l'alimentation en eau du bétail, assurée principalement par des forages. L'objectif général de l'étude menée par le CENID-RASPA est d'analyser quel est et quel pourrait être le rôle de ces petits barrages dans l'alimentation en eau du ranch. À l'échelle des bassins versants, l'analyse des relations entre la hauteur de pluie et la lame ruisselée montre que la prise en compte de l'intensité de pluie est nécessaire pour expliquer le ruissellement. Dans ce but, un modèle hydrologique global conceptuel a été défini utilisant les notions : - d'intensité de pluie limite du ruissellement (IL), - d'indice des pluies antérieures (IK) - de pluie utile (PUIL), somme des pluies dont l'intensité, pour une même averse, dépasse la valeur limite IL. Les averses sans ruissellement et avec un faible ruissellement servent à définir la relation entre IL et IK. Deux paramètres définissent les relations hydro-pluviométriques : le coefficient de croissance parabolique E et le paramètre de position F, associé à l'origine des ruissellements. Le paramètre de position F varie en fonction de l'indice des pluies antérieures et tend à s'annuler pour une forte valeur de IK. Le paramètre E varie peu pour un même bassin, sauf lorsque deux averses sont espacées de moins de 24 heures et lorsque le couvert végétal herbeux est très dégradé. Dans ces deux cas, le coefficient E est nettement plus élevé, parfois trop élevé pour l'utilisation d'une relation parabolique. Les relations ainsi définies ont été utilisées pour calculer de longues séries d'apports journaliers dans les petits barrages du ranch Atotonilco (ESTRADA AVALOS, 1999).

Cet article présente une étude de cas pour évaluer les interactions entre un grand système d’assainissement et une crue entraînant des débordements, sur la base d’une modélisation hydraulique. L’étude de cas présentée ici est réalisée sur le réseau d’assainissement de la zone centrale de l’Île-de-France, confrontée à une inondation majeure le long du bassin de la Seine et de la Marne. Ce réseau joue un rôle majeur de protection contre les inondations en évacuant les flux excédentaires des précipitations, de l’aquifère et des débordements directs des rivières. Il peut néanmoins également induire une aggravation des inondations en cas de saturation des postes de pompage ou de défaillance d’équipements. Le présent document décrit les étapes de construction et de calage du modèle sur la base des données disponibles pour les crues de janvier 2018 et de juin 2016. Ce modèle repose sur l’utilisation de la plateforme logicielle Hydra/Qgis. L’accent est mis sur l’ajustement des apports supplémentaires du fleuve et de l’aquifère dans le système d’assainissement, ainsi que sur la précision et les performances de calcul du modèle. L’objectif final de ce projet est d’évaluer la résilience des réseaux d’assainissement sur la zone de collecte étudiée et de produire un outil d’aide à la décision pour améliorer la gestion du système d’assainissement en période de crue, en considérant les dommages potentiels en fonction du niveau d’inondation.

L'impact des barrages–réservoirs sur les émissions de GES (gaz à effet de serre, CH4: méthane, CO2: dioxyde de carbone, et N2O: protoxyde d’azote) et sur les cycles biogéochimiques du C (carbone) et des nutriments (N: azote, P: phosphore, et Si: silice) a fait l'objet d'une attention croissante depuis plusieurs années. Après un premier travail d'estimation des émissions de GES par les réservoirs mondiaux, et l’examen de leur évolution à long terme, les travaux se concentrent sur les trois principaux réservoirs du bassin de la Seine, afin de déterminer leur contribution aux émissions de GES et leur impact sur les concentrations de CO2 et de nutriments, dans la Seine à leur aval. Enfin, une version actualisée du modèle biogéochimique BarMan est appliquée aux réservoirs du bassin de la Seine afin d’identifier et quantifier les principaux processus affectant le devenir des nutriments et la dynamique du CO2. À l'échelle mondiale, les flux moyens de CH4, CO2 et N2O s’élèvent respectivement à 125,7 ± 21,2 mg C m–2 d–1, 415,7 ± 36,0 mg C m–2 d–1 et 0,28 ± 0,11 mg N m–2 d–1. En s’appuyant sur un recensement mondial des barrages et réservoirs (base de données GranD v. 1.3), nous avons estimé que les émissions annuelles de GES des réservoirs mondiaux s’élèvent à 12,9 Tg CH4–C an–1, 50,8 Tg CO2–C an–1, et 0,04 Tg N2O–N an–1. L'accroissement de ces émissions entre 1950 et 1980, a suivi l'augmentation rapide du nombre et de la superficie des réservoirs mondiaux. Dans le bassin de la Seine, deux ans de campagnes de mesures ont permis de mettre en évidence des tendances saisonnières marquées pour le CH4 et le CO2 dans les trois principaux réservoirs. Les concentrations de CH4 dans ces réservoirs sont élevées en été–automne, faibles en hiver–printemps, et apparaissent significativement et positivement corrélées avec la température de l'eau et la saturation en oxygène dissous. Des tendances inverses ont été mises en évidence pour le CO2 avec des concentrations les plus basses en été, au maximum de l’activité photosynthétique. Au final, les trois réservoirs apparaissent comme des sources relativement faibles de GES, avec des valeurs moyennes de 6,6 mg CH4–C m–2 d–1, 132,7 mg CO2–C m–2 d–1 et 0,03 mg N2O–N m–2 d–1, assez largement inférieures aux valeurs moyennes des réservoirs mondiaux. Des chroniques longues d’observations des Grands Lacs de Seine (1998–2018) sur la qualité de l'eau ont été complétées par nos mesures sur le terrain (2019–2020). Le calcul des bilans entrées–sorties montre une rétention importante dans les réservoirs (16–53% pour le DIN: azote inorganique dissous, 26–48% pour les PO43–: orthophosphates, 22–40% pour la DSi: silice dissoute et 36–76% des MES: matières en suspension). Les réservoirs modifient ainsi considérablement la qualité des eaux réceptrices en aval. Tout en diminuant les concentrations de DIN, PO43– et DSi, ils augmentent les concentrations en COD (carbone organique dissous) et CODB (COD biodégradable), ainsi que celles du CO2 pendant leurs périodes de vidange, en fin d’été et en automne. Une analyse quantitative montre que les évolutions saisonnières de la qualité de l'eau des réservoirs sont déterminées tant par la dilution de l'eau entrante (quantité et qualité) que par les processus biogéochimiques dans ces réservoirs. Le modèle BarMan a permis de simuler de manière satisfaisante les variations saisonnières de la qualité de l’eau des trois réservoirs, pour les concentrations en nutriments et pour le CO2, et a par ailleurs permis de mieux caractériser le devenir du C et des nutriments (N, P et Si) dans les réservoirs de la Seine. L'assimilation des NO3–, PO43–, et DSi par le phytoplancton et la dénitrification benthique (pour NO3–) apparaissent comme les principaux processus gouvernant l'élimination des nutriments. La précipitation de CaCO3 (Carbonate de calcium) et l'émission de CO2 sont responsables de l'élimination du DIC dans les trois réservoirs. Des explorations par le modèle montrent [...]
The impacts of reservoirs on greenhouse gas (GHG, including CH4: methane, CO2: carbon dioxide, and N2O: nitrous oxide) emissions and the biogeochemical cycling of nutrients (including C: carbon, N: nitrogen, P: phosphorus, and Si: silica) have received widespread attention. This work first estimates GHG emissions from global reservoirs and examines their long-term evolution, and then focuses on the main reservoirs in the Seine Basin to elucidate their contribution to GHG emissions and their impact on downstream nutrient and CO2 concentrations. Finally, the updated process-based Barman model was applied to these reservoirs to unravel the nutrient fates and CO2 dynamics in these reservoirs. At the global scale, the average fluxes of CH4, CO2, and N2O were 125.7 ± 21.2 mg C m-2 d-1, 415.7 ± 36.0 mg C m-2 d-1, and 0.28 ± 0.11 mg N m-2 d-1, respectively. Combing with the GranD database (global reservoir and dam database, v 1.3), we estimated that the annual GHG emission from global reservoirs amounted to 12.9 Tg CH4-C yr-1, 50.8 Tg CO2-C yr-1, and 0.04 Tg N2O-N yr-1. A high increase rate of GHG emissions occurred from 1950 to 1980, due to the rapid increases of the numbers and surface areas of global reservoirs at the same period. Focusing on the three main reservoirs of the Seine Basin, obvious seasonal patterns of CH4 and CO2 were observed, CH4 concentrations in these reservoirs were high in summer and autumn and low in winter and spring, and were significantly and positively correlated with water temperate and SDO (saturation of dissolved oxygen), which is in contrast to CO2. The three reservoirs were slight sources of GHG, with the average values of 6.6 mg CH4–C m–2 d–1, 132.7 mg CO2–C m–2 d–1, and 0.03 mg N2O–N m–2 d–1, which were lower than the average values of global reservoirs. Based on the long-term (1998-2018) water quality data and our field measurements (2019-2020), we found that the reservoirs significantly change their downstream water quality. They increase DOC (dissolved organic matter) and BDOC (biodegradable DOC) concentrations, while decrease the concentrations of DIN (dissolved inorganic nitrogen), PO43- (orthophosphate), DSi (dissolved silica), and CO2 during their emptying periods. The mass-balance calculation revealed that these reservoirs retained 16-53%, 26-48%, 22-40%, and 36-76% of the inputs of DIN, PO43-, DSi, and SM, respectively. Qualitative analysis suggested that the mixing effect of entering water (quantity and quality) and biogeochemical processes in these reservoirs are the two dominant factors affecting reservoir water quality changes, and thus resulting in the changes in downstream water quality. The application of the Barman model satisfactorily simulates the changes of water quality variables (nutrients and CO2) and explicitly unravels nutrient (C, N, P, and Si) fates in these reservoirs. The phytoplankton assimilation (for NO3-, PO43-, and DSi) and benthic denitrification (for NO3-) are the dominant processes in removing nutrients. The precipitation of CaCO3 and CO2 emission are responsible for the DIC removal in these reservoirs. The results of scenario analysis suggested that reservoir trophic states (P concentrations) and morphological characteristics (mean depth) would significantly affect the retention efficiencies of NO3- and DSi, and thus its biogeochemical functions to downstream reservoirs

L’impact anthropique sur les cours d’eau a significativement augmenté suite à la révolution industrielle engagée par les pays occidentaux. Ainsi, les modifications de la géomorphologie des cours d’eau pour le stockage de l’eau et la navigation, la conversion des surfaces à des fins agricoles, industrielles et d’urbanisation illustrent cette pression environnementale, qui se traduit, en autre, par une augmentation de rejets de divers contaminants dans les compartiments environnementaux et notamment les rivières. Une part de ces rejets peut donc se retrouver dans les matières en suspension, considérées alors comme des puits de stockage, qui transitent dans les rivières. Les aménagements des rivières et notamment la construction de barrages favorisent alors la sédimentation de ces particules contaminées au cours du temps. Ces sédiments d’origines anthropiques, également appelés legacy sediments, sont donc les témoins des activités anthropiques et permettent de reconstruire les trajectoires temporelles des contaminations au sein des bassins versants. L’Eure, affluent majeur de l’estuaire de Seine, a connu d’importantes pressions anthropiques depuis le vingtième siècle. La reconstruction temporelle des pressions anthropiques a nécessité l’association de différentes approches méthodologiques : (i) une analyse diachronique des modifications morphologiques de la rivière a été menée, conjointement à (ii) une analyse de la dynamique sédimentaire et de la nature des dépôts sédimentaires par couplage de méthodes géophysiques, sédimentologiques et géochimiques, et à (iii) la mise en place d’un réseau de suivi du comportement hydro-sédimentaire avec un échantillonnage en continu des matières en suspensions. De profondes modifications géomorphologiques se sont produites en aval du bassin versant, avec pour principales conséquences un exutoire déplacé d’une dizaine de kilomètres en direction d’un barrage et la formation d’annexes hydrauliques favorisant l’accumulation de sédiments dès les années 1940. Ceux-ci ont permis de montrer que le bassin versant de l’Eure avait connu d’importantes contaminations dont les conséquences sont encore enregistrées malgré l’arrêt des activités ou usages. Les tendances temporelles des éléments traces métalliques et métalloïdes ont montré de fortes contaminations en As dans les années 1940 et des contaminations d’origines industrielles en Cr, Co, Ni, Cu, Zn, Ag et Cd durant les années 1960–1970, ainsi que des contaminations en Sb et Pb en 1990–2000. Ces dernières sont toujours enregistrées malgré l’arrêt des activités responsables des rejets, comme l’ont attesté les résultats issus des matières en suspension actuellement collectées dans le cours d’eau. A l’instar d’une majorité des métaux traces, les contaminants organiques, tels les HAPs, ont montré d’importantes contaminations durant les années 1940–1960, dont les signatures indiquent une origine majoritairement pyrogénique. Les PCBs ont montré des contaminations importantes lors de la période 1950–1970, en lien avec la production et les usages nationaux de mélanges composés en majorité de congénères faiblement chlorés. Enfin, l’intérêt porté à une troisième famille de contaminants organiques persistants, les pesticides organochlorés, a montré l’utilisation de lindane et du DDT notamment lors de la période 1940–1970, et a mis en avant d’une part une utilisation post-interdiction du lindane et d’autre part la présence d’un métabolite du DDT plusieurs décennies après l’arrêt d’utilisation de ce dernier, en lien avec l’augmentation de l’érosion des sols cultivés
The anthropogenic impact on rivers has significantly increased following the industrial revolutioninitiated by Western countries. Thus, changes in the geomorphology of rivers for water storage andnavigation, the conversion of land for agricultural, industrial and urbanization purposes illustrate thisenvironmental pressure, which results, among other things, in an increase in discharges of variouscontaminants into environmental compartments, particularly rivers. Therefore, part of these dischargescan end up in suspended particulate matter, which is then considered as storage wells, which transit inrivers. River development, particularly the construction of dams, encourages the sedimentation of these contaminated particles over time. These sediments of anthropogenic origin, also called legacy sediments, are therefore witnesses to human activities and make it possible to reconstruct the temporal trajectories of contamination within watersheds. The Eure River, a major tributary of the Seine estuary, has experienced significant anthropogenic pressures since the twentieth century. The temporal reconstruction of anthropogenic pressures has required the combination of different methodological approaches: (i) a diachronic analysis of the morphological modifications of the river was carried out, in conjunction with (ii) an analysis of the sedimentary dynamics and the nature of the sediment deposits by coupling geophysical, sedimentological and geochemical methods, and (iii) the setting up of a network for monitoring the hydro-sedimentary behaviour with continuous sampling of suspended particulate matter. Significant geomorphological changes have occurred in the lower reaches of the watershed, with the main consequences being an outlet moved some ten kilometres in the direction of a dam and the formation of hydraulic annexes favouring the accumulation of sediments as early as the 1940s. These made it possible to show that the Eure River watershed had experienced significant contamination, the consequences of which are still being recorded despite the cessation of activities or uses. The temporal trends of trace metal and metalloid elements showed strong contaminations in As in the 1940s and contaminations of industrial origin in Cr, Co, Ni, Cu, Zn, Ag and Cd in the 1960s and 1970s, as well as contaminations in Sb and Pb in 1990–2000. The latter are still recorded despite the cessation of the activities responsible for the discharges, as evidenced by the results from the suspended particulate matter currently collected in the river. Like most trace metals, organic contaminants such as PAHs showed significant contamination during the 1940–1960s, with signatures indicating a predominantly pyrogenic origin. PCBs showed significant contamination during the period 1950–1970, in connection with the production and national uses of mixtures composed mainly of low chlorinated congeners. Finally, interest in a third family of persistent organic contaminants, organochlorine pesticides, showed the use of lindane and DDT, particularly during the 1940–1970 period, and highlighted the post-ban use of lindane and the presence of a metabolite of DDT several decades after the cessation of its use, in connection with the increase in erosion of cultivated soils

Notre thèse a pour cadre la vallée de la Seine superieure entre Bar et Montereau. L'étude présentée porte sur les ajustements géomorphologiques du lit d'un cours d'eau à Méandres sous adaptés. Ceux-ci sont considérés comme une réponse de l'hydrosystème fluvial aux variations spatio-temporelles des débits liquides et solides ou à une modification notable d'une des composantes de sa géométrie interne (profil en travers et en long, trace en plan). L'approche retenue privilégie une analyse des changements géomorphologiques et des processus fluviaux à des échelles de temps courte (1 an), moyenne (10-12ans) et longue (13-14 ans). Avant d'appréhender les modes d'ajustement et les rythmes d'évolution du lit fluvial, on s'attache dans la première partie de l'étude à préciser l'influence que le cadre géomorphologique (chapitre 1) et les débits liquides (chapitre 2) exercent sur la structure physique et le fonctionnement de l'hydrosystème. L'accent est mis sur la caractérisation hydro-morphologique ainsi que sur la conductivité hydraulique du lit majeur. Dans la seconde partie, trois aspects sont traites : l'évolution morpho-sédimentaire du fond de vallée au tardiglaciaire et à l'holocène (chapitre 3), la mobilité historique des tracés en plan (chapitre 4) et enfin, les effets géomorphologiques des interventions humaines à caractère énergique (chapitre 5). Fondée sur une série de sondages à la tarière ainsi que sur des analyses sédimentologiques, l'étude de la dynamique fluviale holocène montre que la structure morphologique actuelle du lit majeur a été définitivement acquise au subboréal et au subatlantique par la mise en place, par aggradation verticale, d'un revêtement limono-argileux épais en moyenne 1. 25 à 1. 75 m. À l'échelle historique, l'analyse comparative des axes fluviaux, menée à l'aide d'une série de programmes informatiques, fait apparaitre une tendance à l'élongation du cours d'eau sur une période d'environ 160 ans (1828-1990). Elle est associée à un accroissement de l'irrégularité des méandres de la Seine ainsi qu'a une réorganisation de la structure des courbures en amont et en aval de Troyes. Cette évolution naturelle est perturbée depuis le 17e siècle par les corrections fluviales successives et plus particulièrement par celles entreprises dans les années 70
Our thesis concern the upper part of the river Seine between the towns of Bar and Montereau. The study presented focuses on the morphological adjustments of an underfit stream. These adjustments are regarded as river responses to spatial and temporal variations in water and sediment discharge or to noticeable modification of the channel internal geometry (cross-section, longitudinal profil and planform). The methodological approach which has been chosen for this study gives great importance to an analysis of the channel evolution and fluvial processes in a short (1 year), medium (10-12 years) and long 13-14 years) time scales. Before apprehending the modes and rhytms of the channel changes, we examine in the first part of the thesis the influence of the geomorphological setting (chapter 1) and flow regime (chapter 2) on the physical structure as well as on the hydrosystem functionning. Particular attention is given to the hydro-morphological caracterisation and hydraulic conductivity of the floodplain. In the second part, three aspects are examined : lateglacial and holocene evolution of the floodplain (chapter 3), historical changes in meander pattern (chapter 4) and morphological consequences of engineering works (chapter 5). Essentially based on stratigraphic and sedimentologic analyses of sampled boreholes, the study of the river activity during holocene shows that the present floodplain relief has been definitely constructed during the sub-boreal and the sub-atlantic periods with the deposition of a 1. 25 to 1. 75m thick silty-clay fill by vertical aggradation. At a secular time scale, the comparison and the analysis of river courses, with a series of computerized programs, reveal a noticeable elongation of channel centerlines in a period of about 160 years (1828-1990). The channel elongation is associated with an increasing complexity of the meander pattern and the reorganisation of the structure of curvature upstream and downstream from troyes. These natural changes are disturbed since the second half of the seventieth century by successive engineering works, particularly by those undertaken during the 1970s. In the third and last part, channel adjustments are examined at a time scale equivalent to an annual hydrologic cycle

Ce travail poursuit un double objectif: fournir une synthèse des données existantes concernant l'ichtyocoenose du bassin de la seine et, au delà, comprendre les modalités d'organisation des peuplements piscicoles a l'échelle d'un bassin fluvial. La première partie aborde, a travers plusieurs niveaux de perception temporelle, les aspects relatifs a l'évolution des peuplements piscicoles. L'origine biogéographique de la faune est rappelée. Le poids des activités humaines sur la composition de l'ichtyocoenose actuelle est souligne. Enfin, l'évolution de la structure des peuplements depuis le milieu du siècle dernier est détaillée pour quelques secteurs du bassin. La seconde partie analyse l'organisation actuelle des peuplements a l'échelle du bassin en liaison avec différents paramètres de l'environnement. Deux facteurs structurants sont plus particulièrement examinés: le gradient longitudinal du réseau fluvial responsable d'une succession d'espèces de l'amont vers l'aval, et l'organisation régionale du bassin qui conduit a une différenciation des peuplements issus de rivières traversant des régions naturelles différentes. La conclusion insiste sur l'importance de prendre en compte la dimension historique dans l'étude des peuplements et sur la complexité de l'expression de la diversité des ichtyocoenoses en milieu fluvial

Cette recherche est la première caractérisation de l'industrie lithique à la fin du Néolithique dans le bassin de la Seine. Le corpus comprend 56 sites, étudiés directement ou par le biais de publications. A partir de cette documentation, des problématiques sont posées : Comment différencier l'industrie lithique du Néolithique récent de celle du Néolithique final? Existe-il des faciès régionaux au sein même du bassin de la Seine ? En quoi diffère le mobilier sépulcral du mobilier découvert en contexte d'habitat? Pour y répondre, les données sur l'approvisionnement en matières premières, les objectifs de production, les techniques de percussion et l'outillage sont analysées et synthétisées. Ces informations sont replacées dans un contexte chrono-culturel et géographique large pour mettre en lumière des liens avec les régions voisines. L'industrie lithique, caractérisée et replacée parmi les autres aspects de la culture matérielle permet une vision complète de la fin du Néolithique.

La mise en place de la Directive Cadre sur l'Eau (DCE) et l'atteinte du bon état écologique pour les masses d'eau artificielles à l'horizon 2015 obligent les gestionnaires à définir ou adopter une certaine stratégie d'échantillonnage afin d'assurer le suivi écologique des réservoirs et renseigner quelques indices d'état. Parmi les indices biologiques, le phytoplancton a été propose par la DCE comme élément de qualité pour les lacs et est identifié aujourd'hui comme un bio-indicateur potentiel puisque répondant aux changements trophiques des masses d'eau. Face à l'existence et/ou l'émergence de nombreux outils de détection et de suivi du phytoplancton, nous avons testé et utilisé un spectrofluoromètre immergeable in situ (bbe FluoroProbe) et la cytométrie en flux (FACSCalibur) afin de proposer la possibilité de les utiliser dans le cadre du suivi de la communauté phytoplanctonique pour le réservoir Marne. Parallèlement, un dosage de la chlorophylle a et une analyse taxonomique du phytoplancton ont été réalisés. Le lac-réservoir Marne, également appelé Lac du Der-Chantecoq, a été mis en service en 1974, et constitue l'un des plus grands réservoirs d'Europe occidental. Nos travaux ont porté sur deux années, 2006 et 2007, où plusieurs stations et profondeurs ont été échantillonnées. Il ressort de notre étude que les mesures de la sonde spectrofluorométrique et les concentrations de chlorophylle a mesurées en laboratoire ont présenté une corrélation hautement significative, et que les groupes pigmentaires majoritaires détectées par la sonde étaient significativement corrélés aux biovolumes des espèces caractéristiques de ces groupes. De par la facilité d'utilisation et la fiabilité de cet outil, nous avons pu conclure qu'il était approprié pour le suivi de la qualité des eaux du réservoir Marne. Plus compliquée d'utilisation et ne donnant qu'un message partiel, la cytométrie en flux, bien que très puissante, a montré ces limites pour ce type d'application. Grâce à une méthode multitableaux appelée Analyse Triadique Partielle, nous avons pu identifier qu'il y avait un nombre minimal de stations à échantillonner pour rendre compte de la dynamique et de la diversité du phytoplancton dans l'ensemble du réservoir. Trois stations H, I et N présentaient de fortes similitudes en termes de dynamique et de diversité de la communauté phytoplanctonique et la station H à pu être proposée comme station de référence du réservoir Marne. Trois autres stations, G (lac Champaubert), J (bassin nord-ouest} et K (bassin sud-ouest) présentaient des caractéristiques spécifiques, rendant également leur échantillonnage pertinent. L'étude préliminaire des variables environnementales à la station de référence nous a permis de constater que la dynamique du réservoir et de sa communauté phytoplanctonique n'était pas contrôlée par les mêmes variables tout au long de la période d'échantillonnage. Au début du printemps, les concentrations de nitrates élevées et les forts débits entrants étaient associés au début de la croissance du phytoplancton. Au printemps et au début de l'été, l'augmentation du biovolume phytoplanctonique était associée à la diminution de la silice dissoute. En plein été, on retrouvait les biovolumes phytoplanctoniques maximaux, associés à de fortes températures. Finalement, la fin de l'été et le début de l'automne étaient caractérisés par un débit sortant important dans le canal Marne et des concentrations d'orthophosphates élevées. Finalement, deux métriques (sur 3 utilisées) directement associées à l'élément phytoplancton (chlorophylle a , indice planctonique) nous ont permis de classifier l'état écologique du réservoir Marne. Ces métriques ont été appliquées à la station de référence et aux trois autres stations G, J et K afin de visualiser le caractère fragmenté de cet écosystème, c'est à dire les différences entre la masse d'eau principale et les autres bassins. Il ressort que les stations H et J présentaient un bon état écologique et un statut mésotrophe bien que présentant une composition phytoplanctonique différente et les stations G et K avaient plutôt un statut trophique eutrophe et un état écologique médiocre
The implementation of the Water Framework Directive (WFD) and the achievement of good ecological status for artificial water bodies in 2015 forced managers to define or adopt a certain sampling strategy in order to ensure ecological monitoring of reservoirs and provide some indices about water quality. Among the biological indices, phytoplankton has been proposed by the WFD as a quality index for lakes and is now identified as a potential bio-indicator as responding to changes in the trophic status of water bodies. Given the existence and / or the emergence of many tools for detection and monitoring of phytoplankton, we have tested and used a submersible spectrofluorometer in situ (bbe FluoroProbe) and flow cytometry (FACSCalibur) to propose the possibility of their use in the monitoring of the phytoplankton community in the Marne reservoir. Meanwhile, a determination of chlorophyll a and taxonomic analysis of phytoplankton were made. The Marne reservoir lake, also called Lac du Der-Chantecoq was commissioned in 1974 and is one of the largest reservoirs of Western Europe. Our work focused on two years, 2006 and 2007, where several stations and depths were sampled. It appears from our study that chlorophyll à measurements from the FluoroProbe and concentrations of chlorophyll a measured in the laboratory showed a highly significant correlation, and that the majority of the pigment groups detected by the probe were significantly correlated with Biovolume species characteristics of these groups. Because of the ease of use and reliability of this tool, we have concluded that it was appropriate for monitoring the water quality of the Marne reservoir. More complicated to use and not giving a partial message, flow cytometry, although very powerful, has shown these limits to this type of application. Through a method called multitable Partial Triadic Analysis, we could identify that there was a minimum number of stations to sample to account for the dynamics and diversity of phytoplankton in the whole reservoir. Three stations H, I and N have strong similarities in terms of dynamics and diversity of the phytoplankton community and the station H has been proposed as a reference station for the reservoir Marne. Three other stations, G(Champaubert Lake), J (northwest basin) and K (south-west basin) exhibited specific characteristics, making their sample also relevant. The preliminary study of environmental variables at the reference station showed that the dynamics of the reservoir and its phytoplankton community was not controlled by the same variable throughout the sampling period. In early spring, high concentrations of nitrates and strong inflows were associated with early growth of phytoplankton. In spring and early summer, rising phytoplankton biovolume was associated with the decrease in dissolved silica. In midsummer, we found the maximum phytoplankton biovolume, associated with high temperatures. Finally, the late summer and early autumn were characterized by a large outflow channel in the Marne and high concentrations of orthophosphate. Finally, two metric (out of 3 used) directly associated with the element phytoplankton (chlorophyll a , plankton index) allowed the classification of the ecological status of the Marne reservoir. These metrics were applied to the reference station and three other stations G, J and K to show the fragmented nature of this ecosystem, ie the differences between the main water mass and the other basins. It appears that the stations H and J had a good ecological status and mesotrophic although with a different phytoplankton composition and stations G and K had a rather eutrophic trophic status and poor environmental status

The purpose of our study was to describe the dynamics of E. coli in the rivers of the Seine watershed. This watershed is characterized by a poor microbiological water quality due to an important population density, industrial activities and intensive agriculture. The main objectives of our study were to obtain field microbiological data describing the system and to understand the underlying mechanisms in order to build a model able to describe and predict the fate of the fecal bacteria at the scale of the whole watershed. This model was built in order to help management of microbiological water quality.

To be able to describe and modelize the fate of fecal bacteria at the scale of such a large and complex system, it was first necessary to identify and quantify the sources of contamination and to be able to describe the processes affecting these bacteria once discharged to the rivers.

The quantification of E. coli in the natural aquatic systems through the traditional culture-based techniques has been strongly questioned during the last years because they have a long response delay (24 to 48 h) and they do not take into account the viable but not culturable bacteria (VBNC) which nevertheless could represent a health thread. For this reason we developed in this study two alternative methods: the direct (without passing through a cultivation step) measurement of the â-D-glucuronidase activity and a fluorescent in situ hybridization with an E. coli specific probe coupled with a viability test. The first has the main advangate to give a very rapid evaluation of the E. coli content of the water while the second one was able to enumerate VBNC E. coli.

The study of the sources of contamination of the rivers revealed the predominance, in this anthropogenicised watershed, of the point sources (effluents from wastewater tretament plants). Diffuse sources soil leaching and surface runoff) may nevertheless be locally important and have also be quantified. The influence of the land use on these diffuse sources has been quantified demonstrating that soil leaching and surface runoff of grazed areas was mainly responsible of fecal contamination in rural areas.

The attachment of E .coli to particles in the river waters was studied as it can influence the fate of this kind of bacteria in the aquatic systems. A linear regression was found between the percentage of particle-associated E. coli and the SM content of the water. Settling velocities of particle-associated E. coli were determined. The mortality rate of E. coli was analysed following various perspectives: the river order, the attachment of E. coli to particles, the importance of the cultivability loss in the disappearance of these bacteria and the importance of protozoan grazing. The results confirmed the importance of grazing and showed that the abondance of free living E. coli bacteria decreased two times more rapidly than particle-associated E. coli. In the Seine river, we showed that the net loss of culturable E. coli was 1.5 time higher than the net loss of viable E. coli. Finally, no relationship was found between mortality rate and river order.

These results have been used to build two models CF-SENEQUE and CF-SiAM-3D which describe E. coli dynamics respectively for the whole Seine river watershed and for the Seine for the estuary. Comparisons model calcultaions with field data of fecal coliforms abundances showed that these models correctly simulated the longitudinal distribution of fecal colifoms in the main rivers of the Seine watershed and in the estuary. These models were used to test the impact on the microbiological water quality of various scenarii of wastewater management .

Doctorat en sciences, Spécialisation biologie animale
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Les stratégies de gestion et de conservation des zones humides passent nécessairement par la compréhension de leur fonctionnement hydrologique et ces milieux sont considérés aujourd'hui comme des infrastructures naturelles au titre de leurs fonctions vis-à-vis de la ressource " eau ". La Loi sur l'eau (1992) et la Directive cadre Européenne sur l'Eau (DCE) (200) ont renforcé l'intérêt des Agences de l'eau pour les zones humides à l'échelle des grands bassins versants. L'objectif de nos recherches, menées à la demande de l' Agence de l'eau Seine-Normandie, est de concevoir des indicateurs de suivi de l'évolution du fonctionnement hydrologique des zones humides de ce bassin afin d'optimiser les interventions visant à les préserver et à les reconquérir. L'originalité de la démarche, d'ordre méthodologique, tient à l'hypothèse de départ : la rareté des données purement hydrologiques peut être compensée par l'intégration et l'interprétation d'informations hétérogènes, quantitatives et qualitatives, provenant de diverses disciplines et sources. Nous avons recensé, analysé et exploité les connaissances historiques, géomorphologiques, hydrologiques, écologiques, et socio-économiques relatives à trois zones humides, les Marais de Saint-Gond (Marne), le secteur de La Bassée (Ile-de-France) et le Marais Vernier (Eure), et conforté certains points par les informations issues d'un examen partiel du Lac du Der. La procédure consiste, pour chaque site, à identifier les paramètres clés du bilan hydrologique, à inventorier et à interpréter les données disponibles pour établir un diagnostic des impacts environnementaux liés à un excès ou à un déficit hydrique et à repérer les politiques à l'origine des changements observés et à venir. La méthode comprend le traitement de données acquises (bibliographie, bases de données), complété par des entretiens avec des experts ou des acteurs impliqués dans la gestion des sites. L'agrégation d'informations hétérogènes d'un point de vue contextuel, spatial et temporel permet de reconstituer l'évolution de ces zones humides, de dégager les tendances à venir et de structurer leur suivi à moyen terme. Il est possible par cette méthode de caractériser le bilan et le régime hydrologique, étape indispensable à leur suivi. Cette approche permet également d'estimer la vulnérabilité des sites vis-à-vis de l'hydrologie et de mettre à la disposition des gestionnaires un référentiel méthodologique utilisable en l'absence de données précises. Dans une optique prospective, les enjeux liés au suivi et à l'évaluation du fonctionnement hydrologique des zones humides sont situés par rapport à l'application de la DCE, de ses attendus à l'horizon 2015, et de la nécessité d'innover en matière d'articulation avec les politiques éditoriales
Understanding wetlands hydrological operational processes is a necessary step when designing management and preservation strategies for those natural environments. The main objective of our research is to identify monitoring indicators that can be used to track how the pool's wetlands hydrological parameters evolve, with a view to optimize interventions aiming at preserving and rehabilitating them. The peculiarity of our approach resides in the methodology used: the assumption was made that the lack of pure hydrological data could be offset by integrating and interpreting heterogeneous information, both qualitative and quantitative, emanating from diverse disciplines and sources. We have identified, analyzed and exploited the historical, geomorphologic, hydrological, ecological, socioeconomic knowledge related to each wetland sensu stricto and to its area of influence, with a view to understand its development, sense future trends, and organize their medium-term monitoring. The approach includes the analysis of acquired data (bibliography, databases), enhanced by interviews with experts or stakeholders involved in managing those sites. The results reveal that describing the wetlands hydrological balance and operation is feasible and can be of interest when monitoring wetlands, by aggregating information of heterogeneous contextual, spatial and temporal nature

Le dragage d'entretien déplace annuellement dans le bassin de la Seine des volumes moyens de 150000 m Ces sédiments accumulent des polluants, et leur devenir soulève des questions environnementales que nous avons souhaité éclaircir. Un bilan des réglementations internationales concernant la gestion de ces matériaux de dragage (MD) a révélé que cette question restait posée au niveau Français. Une caractérisation des sédiments avant dragage et une étude SIG ont montré que les fortes concentrations en micropolluants étaient majoritairement retrouvées à l'aval des sources de pollution. Nous avons ensuite présenté les résultats du suivi de la mise en dépôt de MD dans l'étang du Rouillard. Ce site a reçu 200000 m de MD du bassin de la Seine à l'aval de Paris (06/99-09/01). Le mode de mise en dépôt remet en suspension les MD avec l'eau de Seine et modifie les conditions physico-chimiques des MD, pouvant entraîner des relargages de polluants. Le suivi de la qualité des eaux superficielles a montré que l'impact majeur de la pratique est l'apport de NH et de carbone organique qui entraîne une eutrophisation de l'étang. Les micropolluants présents dans les MD introduits dans l'étang n'ont pas été relargués vers les eaux superficielles pendant la période étudiée. Dans les dépôts de l'étang, siège de la diagenèse, nous avons montré l'activité ammonifiante et dénitrifiante du dépôt, et la dégradation de la matière organique de ce dépôt entraînant le relargage de carbone organique et de phosphore. Le dépôt a également joué, à court terme, le rôle de puits de micropolluants. L'observation des eaux de la nappe phréatique au moyen des piézomètres a montré que sa qualité était très peu modifiée. Des calculs de flux de polluants ont permis de vérifier ces tendances. Ce travail propose des alternatives de gestion des MD dans le bassin de la Seine et des travaux ultérieurs (réacteurs, site pilote).

Cette thèse s’intéresse aux processus de transfert et à la rémanence des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) dans le bassin amont de la Seine. Plus de 830 échantillons (retombées atmosphériques, sols, matières en suspension [MES] et eaux) ont été collectés durant une année hydrologique complète. Des analyses chimiques et des mesures d’activité en radionucléides ont été combinées pour permettre l’utilisation de méthodes de traçage sédimentaire. Les résultats ont mis en évidence des stocks de HAP importants dans les sols en regard des quantités impliquées dans les processus de transferts contemporains suggérant la persistance d’une contamination due au passé industriel du bassin. Les retombées atmosphériques sont responsables d’une contamination diffuse de l’environnement tandis que des concentrations importantes de HAP sont mesurées localement dans les terrains fortement soumis aux activités anthropiques. Une forte augmentation des concentrations a été observée entre les sols et les MES soulignant l’impact des processus érosifs dans les transferts de HAP. Ainsi, la contamination des MES est plus forte dans les zones où l’érosion de surface domine celle des berges. De plus, l’érosion entraîne un enrichissement en HAP des particules érodées par rapport aux sols dont elles sont issues. Enfin, nos résultats démontrent que la problématique des HAP s’inscrit dans une double échelle de temps avec d’une part, l’impact des rejets anthropiques actuels qui semblent être à l’origine de la majeure partie de la contamination du milieu aquatique, et d’autre part les sols, qui sont susceptibles d’agir comme sources secondaires dans les décennies à venir
This thesis deals with the processes of transfer and the persistence of the polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in the upstream part of the Seine River basin. A set of more than 830 samples (atmospheric fallout, soil, suspended solids [SS] and surface water) were collected during an entire hydrological year. Chemical analyses and measurements of radionuclide activities were combined to allow the use of sediment fingerprinting methods. The results showed the presence of significant stocks of PAHs in soils compared to the quantities involved in the current transfers of those compounds. This suggested the persistence of a legacy contamination due to the industrial history of the basin. Atmospheric fallout is responsible for the ubiquitous contamination of the environment, whereas high concentrations of PAHs are locally measured in areas exposed to a strong anthropogenic pressure. A sharp increase in concentrations was observed between soil and SS highlighting the impact of erosion processes in the transfer of PAHs. In this context, contamination of SS is higher in catchments where topsoil erosion dominates compared to river bank erosion. In addition, soil erosion processes result in the PAH enrichment of eroded particles compared to the soil they originate from. Finally, our results show that the PAH contamination acts in two timescales. On the one hand, current anthropogenic releases would be responsible for the bulk of contamination of the aquatic environment. On the other hand, soils are likely to act as secondary sources of PAHs to rivers for the next several decades