SUIVI DE LA QUALITE DE L EAU DE LA RETENUE DE VILLEREST Rapport Annuel 2012

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1 Juin 2013 SUIVI DE LA QUALITE DE L EAU DE LA RETENUE DE VILLEREST Rapport Annuel Université Blaise Pascal UFR Sciences et Technologies 24 Avenue des Landais -BP Aubière Cedex tél (33) fax (33)

2 SOMMAIRE 1 CONTEXTE GENERAL GESTION HYDRAULIQUE DU BARRAGE PROTOCOLE D ECHANTILLONNAGE ET DETAIL DES ANALYSES REALISEES RESULTATS DU SUIVI Paramètres physiques Transparence Stratification thermique et teneurs en oxygène Teneurs en oxygène ph et conductivité Paramètres chimiques Paramètres azotés et phosphorés La matière organique Dureté de l eau et sels minéraux La Silice Comparaison au SEQ Plan d eau Paramètres biologiques Le phytoplancton Dosage de la chlorophylle et phéopigments Dosage de la microcystine Ligne thermique EVENEMENT ACCIDENTEL : DEVERSEMENT D HYDROCARBURES A L AVAL DU BARRAGE QUALITE DES EAUX DE LA LOIRE Fer et manganèse à l aval du barrage Evolution des paramètres physico-chimique au niveau de la station de mesures en continu Evolution du ph Evolution de la température et de l oxygène Les macro-invertébrés COMPARAISON AVEC LES STATION DU RESEAU NATIONAL DE BASSIN (RNB)... 40

3 8 PROPOSITION DE GESTION DU BARRAGE Agir sur les proliférations de cyanobactéries Limiter l impact sur la Loire aval (rejet d eau désoxygénée) CONCLUSION ANNEXE

4 MAITRE D OUVRAGE : ETABLISSEMENT PUBLIC LOIRE INTERLOCUTEUR PRINCIPAL : Agathe LEMAIRE TITRE : SUIVI DE LA QUALITE DES EAUX DE LA RETENUE DE VILLEREST Rapport Annuel 2012 MOTS-CLES : Retenue de Villerest, Oxygène, Température, Azote, Phosphore, Phytoplancton, Macro-invertébrés DATE D EDITION : Août 2013 STATUT : Document final NOMBRE D EXEMPLAIRES EDITES : 2 NOMBRE DE PAGES: 56 AUTEUR : VERIFICATION : APPROBATION : TRAVAIL DE LABORATOIRE ET DE TERRAINS : REALISATION : Magalie SKALJAC, Marie-Eve MAUDUIT Antoine THOUVENOT Antoine THOUVENOT Magalie SKALJAC, Marie-Eve MAUDUIT, Antoine THOUVENOT, Romain GUIHENEUF ATHOS environnement S.A.R.L. au capital de UNIVERSITE BLAISE PASCAL- UFR Sciences et Technologiques 24 Avenue des Landais BP Aubière Cedex Fax antoine.thouvenot@athos-environnement.fr SIRET

5 1 CONTEXTE GENERAL Le barrage de Villerest se situe sur la Loire en amont de la ville de Roanne (département de la Loire). Il a été construit dans les années 80 et mis en service en Il s agit d un barrage de type poids voûte, la retenue s étend sur 36 km et son bassin versant représente une surface de km 2. Ses vocations principales sont l écrêtement des crues et le soutien d étiage, il permet également la production d énergie. Le barrage est la propriété de l Etablissement public Loire qui en est également le gestionnaire. L exploitation de celui-ci est actuellement confiée à BRL et l usine hydroélectrique est indépendante du barrage, elle est concédée à EDF jusqu en Figure 1 : Localisation du barrage de Villerest (sources : Géoportail, ATHOS environnement) Un suivi de la qualité des eaux de la retenue est en place depuis plusieurs années dans le cadre de la gestion opérationnelle des retenues et leur suivi environnemental ainsi que dans le programme de surveillance établi en application de la directive cadre sur l eau. Le suivi fait donc suite aux études précédentes. Page 1

6 2 GESTION HYDRAULIQUE DU BARRAGE La retenue de Villerest à pour objectifs principaux : - Le soutien d étiages du fleuve en garantissant un débit minimal de 12m 3 /s à l aval du barrage - L écrêtement des crues dont le débit est supérieur à 1 000m 3 /s à l amont. L altitude maximale du miroir de la retenue en exploitation normale se situe à la côte de mngf. Le tableau suivant rappelle les cotes de la retenue le jour des prélèvements, au cours de l année Tableau 1 : Côtes de la retenue au moment des prélèvements de l année 2012 (source : BRL) Date 25-avr 07-mai 21-mai 04-juin 18-juin 02-juil 17-juil 30-juil Côte Date 13-août 27-août 10-sept 24-sept 08-oct 26-oct 14-nov Côte Les volumes entrants dans la retenue en 2012 ont été plus importants qu en 2011, passant de Mm 3 à Mm 3 en 2012 (soit une hausse de 69%). Ces débits ont permis de renouveler l eau de la retenue 15 fois au cours de l année 2012 (volume de la retenue : 116 Mm 3 ), soit 5.5 fois entre les mois d avril et de juin. Page 2

7 Tableau 2 : Débits moyens mensuels à l entrée et à la sortie de la retenue (source : BRL) Janvier Février Mars Avril Mai Juin Juillet Août Septembre Octobre Novembre Décembre Débits moyens entrant Débits moyens sortant Figure 2 : Débits entrants dans la retenue de Villerest au cours de l année 2012 en m 3 /s (source BRL) Le marnage maximal de la retenue est limité à 50 cm en période normale. Ce n est qu en automne, en prévision des crues cévenoles, que le niveau de la retenue est abaissé d une dizaine de mètres au début du mois de septembre. En 2012, les débits d étiage de la Loire sont rencontrés à partir du mois de juillet et s étalent jusqu au début du mois de novembre. Durant le mois de juillet le volume de la retenue est maximal (cote 315,3 mngf). Il chute brusquement au mois d août alors que les débits entrant restent identiques aux débits du mois de Juillet. Ce phénomène est à mettre en relation avec le respect de la règlementation concernant la côte du plan d eau. La capacité de dilution des entrants est donc amoindrie. L ouvrage : Le barrage est constitué de : - Vannes de gestion : o 5 vannes de demi-fond situées à la cote 290 mngf, numérotées dans l ordre de priorité d ouverture (VS1 à VS5 : capacités totale d évacuation : m3/s) - dimensions : 5.6x7.4 m, capacité max de 1000 m 3 /s manœuvrables par pas de 50 m 3 /s. o une vanne de fond (VS0, capacité totale d évacuation : 1250 m 3 /s, dimensions 5.6x7.4m), au niveau du lit mineur de la Loire (270 mngf) Page 3

8 o une vanne de faible débit (279,5 mngf), de plus petite capacité (1,8x2m capacité : 90m 3 /s). - Vannes de prise d eau centrale hydroélectrique (implantées en rive droite de l ouvrage): o une prise haute (entre 305,5 et 290 mngf) o une prise basse (entre 289 et 278,5 mngf) Afin de maintenir la cote du plan d eau, les débits sortants sont calculés en fonction des débits entrants. L usine de production EDF est privilégiée pour la restitution des débits à l aval, hormis en période d étiage sévère. En effet, si le barrage atteint approximativement la cote 300 mngf, on procède à l arrêt du turbinage et l ensemble des débits sortants sont restitués par la vanne de faible débit. Si la cote diminue en deçà de 280mNGF, c est la vanne de fond qui prend le relais, cependant cette situation difficile à gérer (départ de sédiment de la retenue), est rare. La prise basse d alimentation de l usine hydroélectrique est utilisée en priorité tout au long de l année hormis entre le 1 er mai et le 31 juillet (période de désoxygénation du fond de la retenue). L oxygénation fait l objet d un suivi régulier, notamment depuis 2004 où une mortalité piscicole avait été observée à l aval du barrage. Lorsque l oxygénation devient trop faible (<2mg/l), la vanne de faible débit est sollicitée pour compenser le taux d oxygène à l aval, permettant ainsi de passer à une concentration en oxygène moyen journalier entre 2 et 4 mg/l. Les variations d oxygénation jour/nuit sont également prises en compte dans la gestion du turbinage. Le turbinage est réalisé uniquement en journée. C est l Etablissement Public Loire qui transmet en continu les consignes de lâchures en période d étiage aux barragistes. Sur les autres périodes, la consigne est calculée par un automate présent au barrage ; il applique un changement de consigne, si nécessaire pour le respect de la cote du plan d eau, deux fois par jour (10h et 20h). Ces consignes sont fortement dépendantes du barrage de Grangent situé en amont de Villerest. Page 4

9 Tableau 3 : Consigne du choix des organes de restitution du débit (source : EPL)et calendrier d application des consignes d exploitation (source : BRL) Page 5

10 3 PROTOCOLE D ECHANTILLONNAGE ET DETAIL DES ANALYSES REALISEES Le suivi porte sur trois stations (Figure 3) : - le Pont de Presle, au niveau de la zone euphotique - en amont du barrage, au niveau de la zone euphotique et dans les couches profondes - à l aval du barrage au niveau de la station de mesure Figure 3 : Localisation des différents sites d études (source : Géoportail) Le présent rapport est basé sur les campagnes de terrains réalisées entre le 25 avril et le 14 novembre La répartition des différentes analyses réalisées par station pour l année 2012 est présentée dans le tableau suivant. Différents types d analyses sont réalisés sur ces trois stations classés en plusieurs catégories : les mesures in situ Il s agit de l établissement de profils verticaux pour l oxygène, la température, le ph et la conductivité ainsi que la mesure de la transparence permettant de déterminer l épaisseur de la zone euphotique. Page 6

11 Tableau 4 : Matériel et méthode concernant les mesures in situ Des mesures de ph, conductivité, température et oxygène sont également réalisées avec un pas de temps bimensuel sur un échantillon prélevé au niveau de la station de mesure située à l aval du barrage. les paramètres physico chimiques Les différents éléments dosés permettent de définir la qualité du milieu. Ce sont les paramètres azotés et phosphorés, les matières en suspension et les matières organiques en générale. La silice et les cations sont également mesurés (quatre fois par an pour ces derniers). Ces mesures sont réalisées sur un échantillon intégré de la zone euphotique pour Pont de Presle et Amont barrage et au fond, seulement pour Amont barrage. Tableau 5 : Matériel et méthode concernant les paramètres physico-chimiques les mesures hydrobiologiques Les communautés phytoplanctoniques sont observées lors de chaque campagne terrain (trait de filet examiné sur état frais) au niveau de Pont de Presle et amont barrage. Un comptage selon la méthode normalisée Utermöhl a été réalisé en juillet et en août sur les stations de Pont de Presle et Amont barrage. Il s agit d un recensement de toutes les espèces présentes couplé à la détermination de la biomasse. Page 7

12 En complément de ces analyses, la chlorophylle a et les phéopigments sont dosés sur la zone euphotique de Pont de Presle et Amont barrage lors de chacune des campagnes terrain. Des prélèvements de macro-invertébrés selon la circulaire 2007/22 du 11/04/07 ont été réalisés sur deux stations à l aval du barrage en respectant les stations déterminées les années précédentes. Tableau 6 : Matériel et méthode concernant les mesures hydrobiologiques la ligne thermique La ligne thermique se compose de 10 capteurs thermiques positionnés tous les 5 mètres. Les mesures sont réalisées à pas de temps réguliers (toutes les 4 heures). Malgré un enregistrement continu, la ligne thermique a été relevée deux fois par mois depuis le début du suivi en avril pour éviter toutes pertes de données (vandalisme, dysfonctionnement, crue ). Elle a été retirée lors de la campagne de novembre 2012 par mesure de précaution. Tableau 7 : Matériel et méthode concernant la ligne thermique Page 8

13 4 RESULTATS DU SUIVI 2012 Contexte climatique Le début de l année 2012 a été marqué par une vague de froid début février et une vague de chaleur tardive à la fin du mois d août. Les mois de février, avril et juillet ont été plus froids que la normale, cependant la température moyenne annuelle est proche de la normale. Figure 4 : Précipitations et débits au barrage de Villerest pour l année 2012 (source : EPL) En mai, juin et juillet les précipitations ont été à l origine de l augmentation des débits à l entrée du barrage, ainsi qu en décembre. De fortes précipitations ont été mesurées fin juilletdébut août et à la fin du mois de novembre. Page 9

14 4.1 Paramètres physiques Transparence Au Pont de Presle les plus faibles transparences ont été observées le 25 avril et le 4 juin, date à laquelle la valeur de chlorophylle a mesurée était élevée (49,89 µg/l). La plus faible clarté des eaux relevée à l amont du barrage a été enregistrée le 10 septembre, la saturation en oxygène étant équivalente à 130% lors du prélèvement. L épaisseur de la zone euphotique au Pont de Presle a été comprise entre 2,5m (le 25 avril et le 4 juin) et 6m (le 2 juillet). Au barrage, elle a varié entre 3,5m (le 10 septembre) et 6,25m (le 2 juillet). Tableau 8 : Valeurs minimale, maximale, moyennes annuelle et pendant la saison estivale pour les deux stations Zs min Zs max Zs moyen Zs moyen estival Pont de Presle 1,0 2,4 1,5 1,6 Amont Barrage 1,4 2,9 1,9 1,9 Figure 5 : Transparence (Zs) en mètres pour les stations de Pont de Presle et Amont barrage (graphique de gauche) et température moyenne de la colonne d eau à droite La transparence suit globalement la même évolution au cours de l année à l amont du barrage et au Pont de Presle, mais elle reste généralement plus importante à l amont du barrage. La zone euphotique, zone de photosynthèse, est donc plus épaisse à l amont du Barrage. L observation de la température permet de mettre en évidence l influence de celle-ci sur la production phytoplanctonique notamment, qui conduit à des transparences faibles lorsqu il fait chaud et une augmentation de la transparence lorsque les températures diminuent (phénomène observé en octobre où on observe une chute brutale de la température au niveau du barrage provoquant une augmentation de la transparence). D après la classification des plans d eau de l OCDE, la retenue de Villerest, présente un statut eutrophe au regard de la transparence moyenne annuelle. Il est à noter que les campagnes de prélèvements se sont déroulées majoritairement lors des périodes de production phytoplanctonique contribuant probablement à augmenter la moyenne annuelle. Page 10

15 4.1.2 Stratification thermique et teneurs en oxygène Stratification thermique Au barrage, les températures moyennes mensuelles de la colonne d eau se sont échelonnées entre 10,4 C en avril et 22 C le 24 septembre, sur l année elle est en moyenne de 16,4 C. On observe une légère stratification thermique au printemps, celle-ci est beaucoup plus prononcée à partir du mois de juin et jusqu en octobre, période pendant laquelle la thermocline se situe entre 26 et 35 m de profondeur. A partir de fin octobre, une homogénéisation de la colonne d eau a lieu et la stratification disparait. Au Pont de Presle, la température moyenne mensuelle a été comprise entre 9,9 C en novembre et 22,9 C le 27 août, la température moyenne annuelle étant de 17,6 C. Pour cette station, la stratification est beaucoup moins marquée. La profondeur de la thermocline est de 22 m début juin et 18 m en septembre, entre ces deux dates l épaisseur de l épilimnion est comprise entre 4 et 7 m. L homogénéisation de la colonne d eau sur cette station s effectue plus tôt qu à l amont du barrage puisqu elle débute fin septembre. Figure 6 : Epaisseur de l épilimnion et température moyenne de la colonne d eau pour les stations Amont barrage et Pont de Presle Suite aux variations de débits de la Loire, la thermocline est instable et l épaisseur de l hypolimnion variable. Ce phénomène est notamment observé fin mai début juin ; l accroissement des débits à partir de mi-mai conduisant à la diminution du gradient thermique. L impact des variations de débit semble plus marqué au niveau du Pont de Presle. Page 11

16 4.1.3 Teneurs en oxygène Une sursaturation en oxygène est caractéristique d une forte activité photosynthétique, observée sur les deux stations en juin, juillet (hormis au début du mois), début août et début septembre. Les valeurs maximales enregistrées sont de 188,8% le 18 juin à l amont du barrage et 165,7% le 30 juillet à Pont de Presle. La sursaturation des couches superficielles disparait logiquement début octobre pour les deux stations étudiées. On observe une absence de sursaturation en mai, le 2 juillet et le 27 août pour les deux stations, liée à des périodes d augmentation des débits entrants dans la retenue. Pour les deux stations, le 25 avril, le 4 juin, et de manière plus prononcée le 17 juin, la zone dans laquelle une sursaturation a été mesurée est supérieure à la zone euphotique (zone de pénétration de la lumière), probablement à mettre en relation avec le brassage des eaux de surface. La zone anoxique est globalement de plus en plus étendue à l amont du barrage de fin mai à fin août où elle est maximale (34 m). C est le seul mois de l année au cours duquel une partie de l épilimnion est anoxique rendant disponible les éléments nutritifs issus de la diffusion des sédiments. Au début du mois de septembre elle est beaucoup plus limitée suite au début du brassage automnal des masses d eau et de l abaissement du niveau de la retenue. Au niveau de la station de Pont de Presle, l anoxie s installe à partir de la fin du mois de juillet et occupe la moitié de la colonne d eau à la fin du mois d août. La zone anoxique est beaucoup moins importante qu au barrage. Figure 7 : Sursaturation et zone anoxique au barrage et à Pont de Presle Page 12

17 Figure 8 : Sursaturation moyenne de la colonne d eau pour chacune des campagnes de prélèvements. Paradoxalement, la sursaturation moyenne de la colonne d eau est plus faible lors de la saison estivale alors que à cette même période, les plus fortes sursaturations ont été mesurées. Celles-ci sont en effet compensées par l épaisseur de la couche anoxique qui s amplifie à ce moment là. Remarque : Nous ne disposons pas de mesures d oxygène pour la station Amont barrage le 24 septembre, notre sonde ayant été endommagée lors des mesures réalisées à Pont de Presle ph et conductivité Evolution du ph Tableau 9 : ph de surface minimum, maximum et moyen mesuré sur les deux stations ph min ph max ph moyen Pont de Presle 7,07(14 nov) 10,6 (13 août) 8,4 Amont Barrage 7,26 (26 oct.) 10,15 (30 juil.) 8,6 Les valeurs de ph sont fréquemment basiques dans les couches superficielles témoignant de l activité photosynthétique. Des valeurs remarquables (proches de ph=10) ont été enregistrées le 30 juillet à l amont du barrage, date à laquelle la sursaturation en oxygène était également très importante. Page 13

18 Figure 9 : Evolution du ph de surface et moyen pour les deux stations Evolution de la conductivité Tableau 10 : Conductivité mesurée en surface et au fond pour les deux stations Cond. min Cond. max Cond. moyenne Pont de Presle -surface 148 (7 mai) 246(24 sept.) 193 Pont de Presle -fond 157 (7 mai) 296( 17 juil.) 214 Amont Barrage -surface 159 (2 juil.) 236 (8 oct.) 189 Amont Barrage -fond 163,8 (14 nov.) 254 (8 oct.) 213 De manière générale la conductivité a tendance à augmenter avec la profondeur pour les deux stations, phénomène probablement lié à la diffusion de nutriments à partir du sédiment. A plusieurs reprises, des augmentations ont également été observées entre 20 et 30 mètres de profondeur à l amont du barrage probablement provoquées par le passage de la Loire, dont on suppose que la conductivité est différente de celle de l eau de la retenue. Page 14

19 Figure 10 : Evolution de la conductivité en surface, au fond et en moyenne au niveau de Pont de Presle et Amont barrage 4.2 Paramètres chimiques Paramètres azotés et phosphorés Au Pont de Presle, les concentrations en ortho-phosphates ont été comprises entre 0,005 et 0,065 mg de P/l, elles sont en moyenne de 0,036 mg de P/l. Au barrage les concentrations ont varié de 0,005 à 0,049 mg de P/l et sont en moyenne de 0,022 mg de P/l. Page 15

20 Concernant les concentrations en phosphore total, elles ont été comprises entre 0,01 et 0,21 mg de P/l au Pont de Presle, avec une moyenne de 0,08 mg de P/l. Au niveau du barrage elles ont varié de 0,01 à 0,08 mg de P/l et sont en moyenne de 0,04 mg de P/l. Les concentrations moyennes en ortho-phosphates et les concentrations moyennes en phosphore total sont supérieures au niveau de la station de Pont de Presle, traduisant une bonne autoépuration jusqu au barrage. Les concentrations les plus importantes ont été mesurées dans les couches profondes à l amont du barrage avec une augmentation prononcée à partir de mi-juillet, pour atteindre un pic en octobre. Figure 11 : Evolution des concentrations en orthophosphate dans la zone euphotique de Pont de Presle et Amont barrage et dans les couches profondes Amont barrage Dans les couches profondes du lac, les concentrations en phosphore total sont très fluctuantes. On observe deux pics : l un mi-juillet et l autre fin septembre. Cela peut être lié à la désoxygénation de cette zone qui favorise le relargage de phosphore. Figure 12 : Evolution des concentrations en phosphore total dans la zone euphotique de Pont de Presle et Amont barrage et dans les couches profondes Amont barrage Page 16

21 La même hypothèse peut être formulée quant à l augmentation des concentrations en éléments azotés dans les couches profondes du lac. Les concentrations en paramètres azotés semblent globalement plus importantes à Pont de Presle, qu à l amont du barrage, cette dernière station étant la plus exposée aux apports du bassin versant. L ammonium et l azote minéral sont globalement plus concentrés au niveau des couches profondes à l amont du barrage pour les raisons évoquées précédemment. Figure 13 : Graphique présentant les valeurs moyennes des paramètres azotés dans la zone euphotique de Pont de Presle et Amont barrage et dans les couches profondes Amont barrage Figure 14 : Evolution des concentrations en ammonium, nitrates et azote minéral dans la zone euphotique de Pont de Presle et Amont barrage et dans les couches profondes Amont barrage Page 17

22 4.2.2 La matière organique Les concentrations des paramètres liés à la matière organique sont en moyenne plus élevées dans la zone euphotique au Pont de Presle qu à l amont du barrage, la première station étant influencée plus directement par les apports de la Loire en amont du barrage. Ce sont cependant dans les couches les plus profondes à l amont du barrage que les valeurs les plus importantes ont été mesurées, notamment en matières en suspension (16.49mg/l en moyenne). Tableau 11 : Concentrations minimales, maximales et moyennes pour les trois points de prélèvements Pont de Presle Intégré Amont Barrage Intégré Amont Barrage Fond Min Max Moyenne DBO5 (mg/l O2) 0,8 4,1 2,1 COD (mg/l C) 4,9 9,6 6,2 MES (mg/l) 2,3 8,5 5,7 turbidité (NTU) 1,1 5,8 2,7 DBO5 (mg/l O2) 0,5 3,3 1,8 COD (mg/l C) 4,2 7,5 6,0 MES (mg/l) 2 9,1 3,8 turbidité (NTU) 0,9 3,5 2,0 DBO5 (mg/l O2) 0,5 4,7 2,4 COD (mg/l C) 4,9 7,3 6,1 MES (mg/l) 3, ,5 turbidité (NTU) 1,9 10,9 6,2 Figure 15 : Valeurs moyennes des paramètres DBO5, COD, MES et turbidité dans la zone euphotique Amont barrage et Pont de Presle et le fond Amont barrage Page 18

23 Figure 16 : Evolution de la DBO5, COD, MES et turbidité dans la zone euphotique Amont barrage et Pont de Presle et le fond Amont barrage Page 19

24 Intégré Amont Barrage Suivi de la qualité des eaux de la retenue de Villerest - Rapport Annuel Dureté de l eau et sels minéraux Les teneurs en sels minéraux sont plus importantes en avril qu en juillet. Leurs concentrations ré-augmentent par la suite, fin septembre. D après le titre hydrotimétrique moyen, l eau est douce. Tableau 12 : Concentrations en chlorures, sulfates, calcium, magnésium, sodium, TH et TAC lors des trois dates de prélèvement au niveau de l Amont du barrage A Jui2 S2 Moyenne Chlorures (mg/l) 25,7 15,1 21,7 20,83 Sulfates (mg/l) 31,6 11,4 17,5 20,17 Calcium (mg/l) 14,6 12,6 16,6 14,60 Magnésium (mg/l) 4,9 4 5,2 4,70 Sodium (mg/l) 18,8 11,6 19,3 16,57 Potassium 4,2 3,3 5,1 4,20 TH 0,1 5 6,3 3,80 TA/TAC (d F) 2,9 0,1 5,6 2,87 Figure 17 : Valeurs en sels minéraux, TH et TAC pour le mois d avril et de juillet ainsi que la moyenne pour la zone euphotique Amont barrage Les concentrations en chlorures et sulfates sont plus importantes en avril et plus basse en juillet. Le calcium, magnésium, sodium et potassium présentent des concentrations élevées pour la campagne de septembre, à mettre en relation avec la dureté de l eau qui est plus forte en septembre. Page 20

25 4.2.4 La Silice Tableau 13 : Concentrations maximales, minimales et moyennes en silice de la zone euphotique des deux stations et dans les eaux de fond à l amont du barrage. [SiO2] min [SiO2] max [SiO2] moyenne Pont de Presle - intégré 0,3 (27 août) 11,5 (17 juil.) 6,8 Amont Barrage -intégré 0,2 (août) 10,8 (4 juin) 5,8 Amont Barrage -Fond 5,1 (26 oct.) 11,7 (2 juil.) 9,5 Dans les eaux superficielles du Pont de Presle et du barrage, les teneurs en silice les plus faibles ont été enregistrées durant la saison estivale. Le 4 juin, la concentration maximale en silice au barrage, mais également au Pont de Presle (11,1 mg de SiO2/l) est associée à une période de débits élevés à l entrée de la retenue. Figure 18 : Evolution des concentrations en silice pour Pont de Presle, Amont barrage (zone euphotique) et les couches profondes Amont barrage et confrontation avec les débits entrants Les concentrations moyennes annuelles sont plus élevées dans la zone euphotique au niveau du Pont de Presle, probablement en raison de l impact des apports de la Loire au printemps (visible grâce à l évolution des débits). Les concentrations les plus faibles ont lieu pendant le mois d août. Elles augmentent de nouveau à l automne. En ce qui concerne les eaux du fond, les concentrations sont en permanences supérieures à celles de la zone euphotique. Elles sont maximales en juillet, en août et au début de l automne suite à la diffusion de cet élément à l interface eau-sédiment. Page 21

26 4.2.5 Comparaison au SEQ Plan d eau La qualité des eaux des stations de Pont de Presle et Amont barrage a été définie selon les descripteurs disponibles figurant dans le SEQ Plan d eau (SEQ plan d eau 3.Classes et indices de qualité version 5.2 avril 2003) Annexe 1. Transparence en m Pont de Presle Amont Barrage Transparence moyenne annuelle 1,50 1,90 Transparence minimale annuelle 1,00 1,40 Transparence moyenne estivale 1,55 1,91 Transparence maximale annuelle 2,40 2,90 ph max observé en août 10,60 10,16 saturation en O2% - moyenne sur toute la colonne d'eau en 32,50 19,73 Oxygène dissous août (plus basse moyenne) O2 dissous mg/l - moyenne sur toute la colonne d'eau en août (plus basse moyenne) 2,63 1,61 N minéral maximal (NO3+NH4 en mg-n/l) 1,62 1,46 PO4 maximal (mg P/l) 0,065 0,049 P total maximal (mg P/l) 0,21 0,08 Chlorophylle a + phéopigments maximum annuel µg/l 55,02 82,57 Figure 19 : Qualité de l eau au Pont de Presle et Amont barrage au regard du SEQ Plan d eau La transparence classe les deux stations en qualité médiocre. Parmi les nutriments, le paramètre le plus déclassant est le phosphore total, conférant une mauvaise qualité. Le ph classe également les deux points de suivi en qualité mauvaise, les valeurs de chlorophylle a et phéopigments sont plus délassantes à l amont du barrage qu au Pont de Presle, la qualité reste tout de même moyenne. Les concentrations en oxygène dissous classent la retenue en mauvaise qualité en raison des très faibles concentrations mesurées au niveau de l hypolimnion à l amont du barrage et dans une moindre mesure au Pont de Presle où les teneurs d oxygène moyenne sur toute la colonne d eau sont supérieures à celles retrouvées à l amont du barrage, classant la station en qualité seulement médiocre. Page 22

27 4.3 Paramètres biologiques Le phytoplancton Examen du phytoplancton Etat frais L observation du phytoplancton révèle que les diatomées dominent le peuplement phytoplanctonique la plupart du temps sur les deux stations. Les cyanobactéries ont été présentes dans 73% des prélèvements réalisés au Pont de Presle et des colonies de Microcystis sp. étaient observables à l œil nu le 10 octobre. A l amont du barrage, 67% des prélèvements ont révélé la présence de cyanophytes. En particulier des cyanobactéries du genre Microcystis étaient présentes dans le peuplement phytoplanctonique mais aucune efflorescence n a été observée. On note tout de même la présence de Microcystis et Aphanizomenon dans le plancton le 14 novembre. Figure 20 : Photographies du phytoplancton de Pont de Presle et Amont barrage. De gauche à droite Ceratium sp., Fragilaria sp., Microcystis sp. et Asterionella sp. Remarques : Début juin, des formations de lentilles d eau ont été observées au niveau de la station de Pont de Presle. Figure 21 : Vue du port de Pont de Presle et échantillon de lentilles d eau Page 23

28 Etat fixé Les prélèvements ont été effectués au niveau de la zone euphotique pour les deux points de suivi au dates suivantes : 25 avril, 17 juillet, 13 août, 10 septembre et 8 octobre. Les échantillons ont été fixés le jour des prélèvements et les déterminations ont été réalisées au microscope optique inversé selon la méthode normalisée Uthermöhl (EN F ). Cette méthode permet d obtenir les concentrations algales en nombre de cellules/ml ainsi que la biomasse. Les tableaux suivants répertorient les différents résultats obtenus. Figure 22 : Evolution de l abondance du phytoplancton à l Amont du barrage Page 24

29 Figure 23 : Evolution de la biomasse du phytoplancton à l amont du barrage Au début du printemps, le peuplement est largement dominé par les diatomées du Cyclotella et Melosira. On note la présence de cyanobactéries (Synechococcus) dans une moindre mesure. L abondance à cette date s élève à 3x10 3 cell/ml, valeur minimale mesurée lors des 5 comptages. En juillet, les cyanobactéries du genre Synechecoccus ainsi que Microcystis se sont développées et représentent 50% du peuplement, hors la présence de chlorophycées (Scenedesmus acutus, Eudorina sp.) de taille et de poids moléculaires importantes font que le peuplement est dominé à 80% par les chlorophycées au regard de la biomasse. En août, l abondance est plus faible qu en juillet. Ce sont les diatomées (Fragilaria crotonensis) qui dominent le peuplement. De nombreuses Cryptomonas ovata, dont le poids moléculaire est très élevé sont présentes et représentent plus de 60% du peuplement au regard de la biomasse. En septembre les cyanophytes dominent le peuplement, on relève la présence de Coelosphaerium, Pseudanabaena, Aphanizomenon et Anabaena. Les Cryptomonas et Rhodomonas (pyrrophytes) sont également bien représentés. C est en octobre que la densité cellulaire est la plus élevée (1x10 5 cell/ml), les cyanophytes constituant 80% du peuplement avec une majorité de Pseudanabaena. On note également la présence de Microcystis. Page 25

30 Figure 24 : Evolution de l abondance du phytoplancton au Pont de Presle Figure 25 : Evolution de la biomasse du phytoplancton au Pont de Presle Page 26

31 Tout comme pour Amont barrage, c est au début du printemps que l abondance du phytoplancton est la plus faible (4,95x10 3 cell/ml). Le peuplement est également dominé par Cyclotella et Melosira, des cyanobactéries du genre Limnothrix sont tout de même présentes (20% du peuplement). En juillet, la densité cellulaire augmente, les cyanobactéries dominent le peuplement. Cinq genres sont présents dont Synechococcus et Coelosphaerium en majorité. Les chlorophycées Scenedesmus acutus, de masse moléculaire plus élevées que les cyanobactéries dominent le peuplement au regard de la biomasse. En août, l abondance du phytoplancton est plus importante qu en juillet. Le peuplement est dominé par les diatomées Fragilaria crotonensisles. Les cynobactéries sont bien représentées, en particulier Coelomoron pusillum. La présence de Cryptomonas ovata, de poids moléculaire élevé n est pas négligeable. En septembre on observe une diminution de l abondance cellulaire avec l absence de diatomées. Les cyanobactéries dominent le peuplement, il s agit d Aphanocapsa holsatica. De nombreuses Cryptomonas et Ceratium sont également présentes. C est en octobre que l abondance du phytoplancton est la plus importante (2,15x10 5 cell/ml). Le peuplement est composé à 90% de cyanobactéries (Synechocystis, Aphanocapsa). De nombreuses espèces de poids moléculaires importants sont également bien représentés (Melosira varians, certium, Cryptomonas, Rhodomonas). Page 27

32 Figure 26 : Répartition des différentes catégories du phytoplancton en nombre de cellule et biomasse dans les comptages quantitatif pour Amont barrage et Pont de Presle Pour chacune des deux stations, les diatomées ont été les mieux représentées en abondance et en biomasse durant le mois d avril. En août, si elles ont représenté l essentiel de l abondance, ce sont les pyrrophytes (Cryptomonas ovata et Ceratium sp) qui ont représenté la majorité de la biomasse des communautés phytoplanctoniques. En septembre et octobre, les cyanophytes représentent l essentiel de l abondance du phytoplancton mais pourtant en terme de biomasse ce sont les pyrrhophytes qui dominent le peuplement et ce, pour les deux stations. Les proportions des différentes familles de phytoplancton sont semblables au niveau des deux stations, cependant les abondances sont plus importantes à l amont du barrage. Page 28

33 4.3.2 Dosage de la chlorophylle et phéopigments La concentration en chlorophylle a suit globalement la même évolution au cours de l année sur les deux stations. Au barrage, la chlorophylle a a été comprise entre 0 µg/l en octobre et 95,57 µg/l mi-juillet, elle a été en moyenne de 22,98 µg/l sur l année. Deux dates présentent des concentrations importantes en chlorophylle : - le 18 juin (58,05 µg/l de chlorophylle), c est également à cette date que la saturation en oxygène en surface était la plus élevée de la période (188,8%), - le 17 juillet, la concentration en chlorophylle est maximale (95,57 µg/l) et la saturation en oxygène est supérieure à 150%. A Pont de Presle, les concentrations en chlorophylle ont varié de 4,32 à 52,65 µg/l, avec une moyenne de 25,49 µg/l. Un pic de concentration a été observé au début du mois de juin, puis les valeurs ont augmenté à partir de mi-juillet et se sont maintenues jusqu en août. Les fortes concentrations en chlorophylle sont associées aux fortes valeurs de sursaturation en oxygène en surface (entre 135 et 166%). Une forte chute des concentrations en chlorophylle a été mesurée au début du mois de juillet sur les deux sites, celles-ci étaient associées à des valeurs d oxygène en surface inférieure à 100%. Figure 27 : Concentrations en chlorophylle et phéopigments pour les stations de Pont de Presle et Amont barrage comparées à la saturation en oxygène Les concentrations moyenne et maximale en chlorophylle a confère un statut eutrophe à la retenue au regard de la classification proposée par l OCDE. Page 29

34 4.3.3 Dosage de la microcystine Les microcystines LR-RR-YR ont été dosées à 2 reprises au cours de l année 2012 (août et septembre), les analyses n ont pas révélé de concentrations supérieures aux seuils de quantification (0,5 µg/l). 4.4 Ligne thermique L analyse des données fournies par les capteurs thermiques permet d observer une stratification thermique à partir de la fin du mois de mai et jusqu à la fin du mois d août. Deux périodes de brassage sont observées mi-juin et début septembre. Entre le 28 juillet et le 6 août, les températures enregistrées par le capteur positionné à 40 mètres de profondeur augmentent, cette période correspondant au changement de vanne (vanne haute à vanne basse), le prélèvement d eau profonde plus froide provoquant le réchauffement des couches supérieures. La colonne d eau devient très homogène à partir de début novembre. Figure 28 : Evolution de la température entre le 7 mai et le 14 novembre 2012 Page 30

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36 Figure 29 : Evolution de la température de la colonne d eau pour chacune des dates de prélèvement, au niveau de la ligne de capteurs thermiques En mai et début juin la thermocline est assez haute, elle devient beaucoup plus profonde à partir du mois de juillet. En août, la température chute fortement entre 35 et 45m de profondeur. A la fin du mois de septembre, la colonne d eau redevient homogène. En novembre on observe une augmentation de température à 20m de profondeur suite aux conditions météo de surface (vent) refroidissant les couches superficielles. 5 EVENEMENT ACCIDENTEL : DEVERSEMENT D HYDROCARBURES A L AVAL DU BARRAGE Suite au déversement accidentel d hydrocarbures (1 à 5l) ayant eu lieu lors des travaux sur le barrage de Villerest au début de l année 2012, une analyse d hydrocarbures totaux a été demandée par l Etablissement Public Loire le 25 avril. Page 32

37 Le prélèvement a été effectué à l aval immédiat du barrage pour déceler des traces éventuelles d hydrocarbures malgré la mise en place d une barrière physique par le conducteur des travaux. Les concentrations en hydrocarbures dans l échantillon prélevé étaient inférieures aux limites de quantification (0,1 mg/l), le risque de contamination a donc été écarté. Barrière physique Point de prélèvement Figure 30 : Photographie du barrage de Villerest, en aval de celui-ci, le 25 avril 2012 (ATHOS Environnement) 6 QUALITE DES EAUX DE LA LOIRE 6.1 Fer et manganèse à l aval du barrage Les teneurs en fer varient de 0,078 mg/l à 0,337 mg/l, la moyenne est de 0,23 mg/l. La concentration en manganèse est relativement stable, une augmentation a été mesurée au début du mois d août. Les teneurs en manganèse à l aval du barrage sont comprises entre 0,015mg/l et 0,137mg/l, elles sont en moyenne de 0,06 mg/l. Page 33

38 Figure 31 : Evolution temporelle des concentrations en fer et manganèse à l aval du barrage La teneur en fer la plus faible a été mesurée le 8 octobre 2012 (0,078 mg/l), le débit sortant étant de 18,4 m 3 /s. Elles sont également peu élevées le 21 mai et le 30 juillet. Elle a été maximale le 4 juin avec 0,34 mg/l alors que le débit moyen sortant était de 74,4 m 3 /s, relativement élevé et faisant suite aux épisodes pluvieux du début du mois de juin. Les valeurs maximales en manganèse ont été relevées à partir de début août et jusqu au début du mois de septembre, correspondant au changement de vanne provoquant le rejet d eau issue de la zone anoxique de la retenue. 6.2 Evolution des paramètres physico-chimique au niveau de la station de mesures en continu Il s agit d une station gérée par BRL effectuant des mesures de ph, température et oxygène avec un pas de temps de 4 minutes. Les paragraphes suivants présentent le traitement de ces données pour l année Des données sont manquantes pour les mois de mai, juin et juillet, des anomalies ont également été relevées en septembre, octobre et novembre concernant le paramètre oxygène. Lors de chaque campagne terrain ces mesures ont été réalisées par ATHOS à l aide de sonde portative à partir du ponton, ces données seront comparées à celles acquises par la station de mesure. Page 34

39 6.2.1 Evolution du ph Tableau 14 : Valeurs de ph de la station de mesure continue et mesures ponctuelles D après la station de mesure, le ph moyen mensuel pour les mois lors desquels les mesures ont été réalisées ont varié entre 7,16 en août et 7,84 en décembre, valeurs paraissant élevées. Les mesures de ph ponctuelles sont comprises entre 6,86 en juin et 7,63 en avril. Ces valeurs restent comprises dans la gamme de ph mesuré à la station Evolution de la température et de l oxygène Le tableau suivant présente les valeurs obtenues pour l oxygène et la température aux dates et heures précises des mesures ponctuelles. Les températures sont globalement équivalentes pour les deux types de mesures, on observe une augmentation de celle-ci à partir du printemps et une diminution à l automne. Page 35

40 Tableau 15 : Valeurs d oxygène et températures mesures ponctuelles et moyennes des mesures en continue Mesures ponctuelles Mesures continues Date Oxygène mg/l Température Oxygène mg/l Température 25/04/ ,04 9,9 0,58 8,02 07/05/2012 9,5 12,4 21/05/2012 8,89 13,9 04/06/2012 9,1 16,4 18/06/2012 7,14 18,2 02/07/2012 4,7 19,1 17/07/2012 4,7 22,9 30/07/2012 5,64 21,9 13/08/2012 4,51 21,5 1,64 20,49 27/08/2012 3,55 21,7 4,01 20,72 10/09/2012 3, ,31 19,89 24/09/ ,5 4,06 18,86 08/10/2012 7,37 17,1 6,57 16,72 26/10/2012 7,7 14,82 6,9 14,88 Les concentrations en oxygène sont différentes en avril et début août, pour les dates suivantes, les températures mesurées ponctuellement et en continue sont proches. Les concentrations en oxygène sont relativement basses en juillet, août et septembre. D après la Figure 32, les concentrations en oxygène sont les plus élevées en mars où elles atteignent plus de 14 mg/l et en décembre où elles sont comprises entre 10 et 12 mg/l. Les valeurs les plus basses ont été relevées en janvier et en avril (2 mg/l), d août à octobre elles sont comprises entre 2 et 6 mg/l, elles chutent de nouveau en novembre. Sur l ensemble des mois concernés, la concentration moyenne journalière en oxygène a été comprise entre 0,3 et 15 mg/l, elle est en moyenne de 5 mg/l. Page 36

41 Figure 32 : Evolution de la température à la station de mesure de janvier à avril et d août à décembre 2012 (source : BRL) 6.3 Les macro-invertébrés Les macro-invertébrés ont été prélevés le 20 juillet 2012 au niveau des deux stations de suivi à l aval du barrage : aval immédiat et champs de captage. Celles-ci ont été positionnées en fonction des coordonnées GPS figurant dans les études précédentes pour pouvoir comparer les résultats. A l aval immédiat du barrage (au niveau du pont de Vernet), la note obtenue est de 9/20, le taxon indicateur est un éphéméroptère de la famille des Potamanthidea (Potamanthus).L indice est relativement robuste : 8/20 taxon indicateur Polycentropodidae. Les habitats de la station sont diversifiés mais les pierres et galets restent dominants et sont en partie colmatés. Page 37

42 Figure 33 : Répartition des taxons en fonction des modes trophiques, du courant et de la saprobie pour les individus de la station aval immédiat barrage Pour la station située au niveau des champs de captage, la note obtenue est de 9/20 classant la station en qualité moyenne. Le taxon indicateur est un éphéméroptère de la famille des Potamanthidae, la robustesse de l indice est faible (6/20 taxon indicateur Baetidae). De nombreuses macrophytes sont présentes sur la station (Potamogeton nodosus, Fontinalis, Elodée, Myriophyllum et Nitella), leur présence est favorisée par le chenal lentique peu profond au niveau du tronçon prospecté. Page 38

43 Figure 34 : Répartition des taxons en fonction des modes trophiques, du courant et de la saprobie pour les individus de la station des champs de captage Page 39

44 7 COMPARAISON AVEC LES STATION DU RESEAU NATIONAL DE BASSIN (RNB) Les données 2012 du Réseau National de Bassin - Agence de l Eau Loire Bretagne ont été extraites de la base de données OSUR. Trois stations ont fait l objet de comparaisons avec les résultats obtenus dans le cadre du suivi de la qualité de l eau de la retenue de Villerest, il s agit de : - la station n , la Loire à Balbigny - la station n , l Aix à Saint-Georges de Baroille (affluent rive gauche de la Loire) - la station n , la Loire au Pont de Vernay Figure 35 : Localisation des différentes stations comparées (source : Géoportail) Page 40

45 Tableau 16 : Valeurs minimales, maximales et moyennes des paramètres physiques et chimiques pour le suivi 2012 (source OSUR) et pour Pont de Presle et Amont Barrage Page 41

46 A Pont de Presle, les concentrations en MES sont globalement plus faibles qu à Balbigny malgré les apports assez élevés de l Aix. L azote Kjeldahl est plus concentré à Pont de Presle mais les concentrations restent proches des valeurs mesurées dans l Aix. À l inverse, l ammonium se trouve dans des concentrations plus faibles à Pont de Presle, probablement consommé par les organismes photosynthétiques. Les concentrations en nitrates sont élevées dans la Loire à Balbigny et dans l Aix mais restent tout de même plus faibles au niveau de Pont de Presle. Les paramètres phosphorés sont également dans des concentrations plus faibles à Pont de Presle. Les paramètres mesurés à l amont du barrage et à l aval sont difficilement comparables (amont barrage : mesures moyennes sur la colonne d eau, aval barrage : influence du soutirage dans les couches profondes). En revanche si l on compare les paramètres des stations les plus éloignées (la Loire à Balbigny et la Loire à Pont du Vernay), on observe que les concentrations sont globalement plus faibles pour la station la plus aval, suggérant un stockage dans la retenue de Villerest. 8 PROPOSITION DE GESTION DU BARRAGE Actuellement de mai à juillet, le soutirage est réalisé par la prise haute (290 mngf-300,5 mngf) et d août à avril c est la prise basse qui prend le relais (278,5 mngf-289 mngf). Ce protocole permet un abaissement de la thermocline de mai à juillet et d éviter un rejet d eau anoxique à l aval. La thermocline, véritable barrière physique empêche la diffusion des éléments nutritifs issus du relargage des sédiments en zone anoxique. Cependant, le passage à la prise basse en août entraîne le rejet d une eau désoxygénée potentiellement chargée en nutriments. Entre les mois d août et septembre, aucune des deux prises d eau ne permet d éviter le rejet d eau anoxique à l aval. La Figure 36 a été réalisée en traduisant l épaisseur de la zone anoxique, la thermocline et la zone euphotique en mngf. Page 42

47 Figure 36 : Graphique présentant les côtes moyennes de la zone euphotique, de la thermocline et de la zone euphotique au regard des différentes vannes du barrage Page 43

48 Deux volets d action sont proposés : - Agir sur les proliférations de cyanobactéries - Limiter l impact sur la Loire aval (rejet d eau désoxygénée) 8.1 Agir sur les proliférations de cyanobactéries Actuellement, les concentrations en nutriments sont déterminées uniquement dans la zone euphotique et dans les couches profondes. L une des mesures qui pourra être proposée concerne l emplacement des prélèvements. Pour chaque campagne nous suggérons de réaliser un prélèvement à la cote centrale de chaque vanne au niveau du point de suivi (calculé à partir de la cote de la retenue). Les nutriments seront alors mesurés à ces profondeurs précises correspondant à l eau soutirée. Selon les concentrations mesurées, l utilisation des différentes vannes pourra être adaptée. Il faudra tout de même tenir compte des impératifs thermiques et des concentrations en oxygène à l aval de la retenue ainsi que des contraintes d exploitation. Concernant, le risque de prolifération de cyanobactérie, nous proposons de traduire instantanément la profondeur de la zone anoxique, de la thermocline et de la zone euphotique en mngf et de mettre en place un système d alerte simple du gestionnaire lorsque les conditions deviennent favorables au développement de cyanophytes (nutriments rendus disponibles par la diffusion à partir des sédiments). Figure 37 : Mise en place d un système d alerte Il existe très peu de moyen d actions défavorisant la prolifération des cyanobactéries, seuls le brassage ou la recirculation peuvent être envisagés. Cependant, ces actions comportent également des effets indésirables et peuvent être à l origine de mise à disposition du phosphore dans la zone euphotique. Page 44

49 Le tableau suivant présente à titre indicatif les différentes méthodes existantes à l heure actuelle, ainsi que les avantages et inconvénients de chacune. Il s agit d une liste exhaustive de méthodes curatives dont certaines ont un impact avéré négatif sur l environnement et ne sont donc pas préconisées. Certaines pourraient être appliquées à la retenue de Villerest mais semblent tout de même difficiles à mettre en œuvre. Page 45

50 Tableau 17 : Tableau récapitulatif des méthodes curatives, avantages et inconvénients Page 46

51 8.2 Limiter l impact sur la Loire aval (rejet d eau désoxygénée) 9 CONCLUSION Tableau 18 : Proposition d actions de gestion du barrage de Villerest Situation à risques Actions Avantages Inconvénients Mise en place d'un dispositif de réoxygénation (jet) Concentrations satisfaisantes en oxygène à l'aval Mise en œuvre difficle due à la configuration du barrage Soutirage d'eau désoxygénée (en août notamment) Arrêt du turbinage durant cette période Maintien du turbinage et apport d'eau oxygénée via une prise de surface - Il n'existe actuellement pas de vanne de ce type, un système de "siphon" peut être mis en place Utilisation de la vanne de faible débit permettant une bonne réoxygénation Concentrations satisfaisantes en oxygène à l'aval Contraintes d'exploitation Impact thermique plus prononcé - eau plus chaude en surface et perte de volume utile La retenue de Villerest est eutrophe au regard des concentrations moyennes annuelles en chlorophylle a et à la transparence moyenne annuelle mesurée sur les deux stations. En référence aux classes de qualité définies par le SEQ Plan d eau, les deux stations étudiées sur la retenue de Villerest sont de mauvaise qualité au regard de l anoxie de l hypolimnion et de la teneur maximale en éléments nutritifs (phosphore total). La transparence et les concentrations moyennes estivales en chlorophylle a et phéopigments classent l amont du barrage en qualité médiocre et la station du Pont de Presle de qualité moyenne à médiocre. Cette mauvaise qualité de l eau avait déjà été mise en évidence lors du suivi annuel en 2011, les paramètres déclassant étant identiques. On note tout de même une légère amélioration à Pont de Presle. La transparence a été comprise entre 1m et 2,4m au Pont de Presle et 1,4m et 2,9m à l amont du barrage. Celle-ci est donc en moyenne plus élevée au niveau du barrage. La transparence au Pont de Presle semble être influencée par l augmentation des débits observée en avril et au début du mois de juin. Le 4 juin 2012, la concentration en chlorophylle a élevée et la prolifération des lentilles d eau ont contribué à la faible transparence des eaux. A l amont du barrage, de faibles valeurs de transparence ont été enregistrées le 18 juin et le 17 juillet 2012, dates pour lesquelles les valeurs de chlorophylle a étaient très importantes (58 et 96µg/l), la teneur en MES du 17 juillet est également en relation avec la faible transparence des eaux. On observe une stratification thermique marquée à l amont du barrage entre le mois de juin et le mois d octobre avec une thermocline comprise entre 26 et 35m de profondeur. Il existe également une stratification au niveau du Pont de Presle observée entre le mois de juin et le mois de septembre, de part sa situation, cette station est plus influencée par les débits de la Loire. Page 47

52 La sursaturation en oxygène des eaux superficielles a été observée régulièrement entre le mois d avril et le mois de septembre avec des valeurs significatives le 25 avril, 4 juin et 17 juillet pour les deux stations, à mettre en relation avec les fortes productions phytoplanctoniques associées à des ph basiques. Les teneurs maximales en oxygène dissous en surface ont été mesurées le 4 juin (161,1%) et le 30 juillet (165,7%) au Pont de Presle ; le 18 juin (188,8%) et également le 30 juillet (181,8%) à l amont du barrage. Les précipitations de début mai et début juillet ont conduit à un déficit en oxygène sur les deux stations. Cette situation a également été observée le 27 août faisant suite à la hausse des débits sur la Loire amont et à Villerest. A partir du début du mois d octobre un déficit en oxygène a été mesuré dans les eaux superficielles des deux stations, situation se reproduisant chaque année suite à l abaissement de la retenue. A l amont du barrage, une zone anoxique est observée à partir de début juin et jusqu en septembre. L épaisseur de l épilimnion anoxique augmente progressivement jusqu en août ou elle débute à partir de 11 m de profondeur soit 31 m d épaisseur. Cette zone s amenuise fortement dès septembre suite à l abaissement du niveau de la retenue. La colonne d eau est complètement réoxygénée et homogène en novembre. Concernant, le Pont de Presle, l établissement de l hypolimnion anoxique est plus tardif et débute en juillet pour atteindre un maximum d épaisseur le 27 août. Tout comme à l amont du barrage, cette zone devient très faible début septembre et la colonne d eau est entièrement réoxygénée le 24 septembre. Au niveau du Pont de Presle, la zone anoxique a occupé la partie inférieure de l épilimnion et durant le mois d août 2012, cette situation peut être à l origine de l enrichissement de la zone euphotique en nutriments suite à la diffusion de ceux-ci à partir des sédiments. Les concentrations moyennes et maximales en éléments phosphorés sont plus élevées au Pont de Presle qu à l amont du barrage. Les teneurs les plus importantes sont relevées au printemps et à l automne, les plus basses pendant la saison estivale suite à la consommation par le phytoplancton. Deux fortes valeurs en phosphore total ont été enregistrées au niveau du Pont de Presle et sont liées à des épisodes pluvieux, l impact des apports de la Loire se faisant plus ressentir au niveau de cette station. Ces pics n ont pas été retrouvés au niveau de la station amont barrage mettant en évidence les phénomènes de dilution, de consommation et de sédimentation se produisant entre les deux stations. Dans la zone profonde au niveau du barrage, les teneurs en phosphore observent deux pics de concentration (0,37 mg de P/l le 17 juillet et 0,34 mg de P/l le 24 septembre). Celui-ci augmente globalement avec l accroissement progressif de la zone anoxique. On observe une chute brutale de la concentration en phosphore total le 30 juillet, probablement liée à la consommation par le phytoplancton. Les teneurs des différents paramètres azotés sont en moyennes plus élevées dans la zone euphotique au Pont de Presle qu en Amont du barrage, hormis pour l ammonium qui présente des concentrations légèrement plus importantes. Les concentrations en azote sont plus élevées au printemps et à l automne, les valeurs les plus faibles ont été enregistrées le 27 août sur les deux points de suivi (0,2 mg de NO3/l pour Amont barrage et 0,3 mg de NO3/l pour Pont de Presle). Au fond du barrage, les concentrations en ammonium sont importantes et supérieures Page 48

53 à 1 mg de NH4/l à partir de mi-juillet jusqu au début du mois d octobre. Deux fortes valeurs ont été mesurées le 30 juillet et le 10 septembre, toutes deux supérieures à 2 mg de NH4/l. Les teneurs en chlorophylle au niveau du barrage ont présenté des valeurs très élevées le 18 juin et le 17 juillet atteignant 95,57 µg/l, une chute brutale est observée début juillet sur les deux stations associées à un déficit en oxygène dans la zone euphotique. L observation du peuplement phytoplanctonique sur état frais a révélé la présence de cyanobactéries dans la majorité des prélèvements et notamment d un genre producteur de toxine (Microcystis sp.). D après les comptages, elles dominent le peuplement en nombre de cellule/ml en septembre et octobre pour les deux stations, ce sont cependant les pyrrophytes qui dominent le peuplement en biomasse du fait de leur poids moléculaire plus important. Les diatomées sont également très présentes dans le peuplement. A l aval du barrage, les concentrations en fer et manganèse présentent une tendance à l augmentation suite au changement de vanne ayant lieu en août. Les concentrations de ces éléments sont également influencées par les débits moyens sortants et la cote du barrage. La détermination de l IBGA a révélé une qualité d eau moyenne en aval du barrage. Les deux stations prélevées sont identiques au suivi Au regard des différents faciès observés lors de la prospection, nous proposons le déplacement de la station située au niveau des champs de captage qui semble peu représentative. Page 49

54 Annexe 1 MINISTERE DE L ECOLOGIE ET DU DEVELOPPEMENT DURABLE AGENCES DE L EAU SEQ PLAN D EAU 3. CLASSES DE QUALITE DES VARIABLES 2003 AQUASCOP / GAY- Environnement Page 50

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