La température de l’eau en Limousin et Angoumois : études d’effet et aménagement du territoire - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Communication Dans Un Congrès Année : 2001

Water temperature, effects of water bodies and land use planning in Limousin and Angoumois

La température de l’eau en Limousin et Angoumois : études d’effet et aménagement du territoire

Résumé

In response to social demand, the applicability of limnogeographical research is reflected in proposals intended to reduce the impact of small dams on streams, useful for land planning of Limousin and Angoumois regions in Western France. Since 1997, the author has operated around thirty recording thermometers, upstream, inside and downstream of small dams, i.e. small reservoirs and large ponds (isolated ponds, series of ponds, ponds with surface weir, ponds equipped with monk), mainly in the hydrographic basins of Upper Charente, Upper Vézère, Gorre and Glane. This paper is based on 800,000 unpublished hourly water temperature data for all of these basins, while more specifically detailing the case of the Pond of Cieux. The data processing methods are statistical, graphic and cartographic. This research exposes a new method of determining the thermocline by DEMs associating all the thermal profiles and calculation of the directional derivative on each profile. Our results show that thermal stratification of ponds is more durable than previously reported in the scientific literature. Deep thermoclines sometimes set in for several weeks at a time. Surface thermoclines are more ephemeral, but can have very strong gradients. Therefore, the type of water discharge from water bodies causes great differences in their thermal impact on streams. Surface weir ponds, which are the most influential ones, warm the stream water by 2 ° C on an annual average and by 4 to 7 ° C in summer. In the case of the Great Pond of Cieux, the impact can be followed for about 3 km in summer, but most of the warming disappears in the first 900 m. A monk can be recommended to reduce mean warming, maximum warming, and diurnal range. On the other hand, this system tends to heat up the diurnal minima. On a seasonal scale, the warming at the outlet of a monk pond is greatest during periods of mechanical convection by wind, more often at the end of summer or in autumn. For ponds less than 1m deep, the drainage system is irrelevant as the entire water column is stirred each night. Between 1 and 3.5 m deep, the monk provides water of fairly stable temperature and rather well oxygenated, but warming exceeding 5 ° C can exist for ten cumulative days. Between 3.5 and 5.5 m, the monk draws water with greatly reduced temperature variations, slightly warmer than the tributary but often deoxygenated. The addition of an oxygenation cascade is recommended. Beyond 6 m of depth, the monk draws hypolimnic water, fresh and stable throughout the summer, but which will have stayed in contact with anoxic and reduced sediments. The reservoirs, which have a larger area than ponds and therefore a longer fetch allowing forced mixing at greater depth, have a seasonal stratification from about 8 m deep in the case of the high Charente. If the choice is made to prevent the effects of thermal stratification, an air bubble system may be recommended. The comparison of the water temperatures of the Lavaud reservoir, without water aeration, and the temperatures of the Mas Chaban reservoir, equipped with an air bubble system, shows that the stream water coming from the artificially mixed lake is hotter than that coming from the reservoir without an air bubble system. In contrast, the interior of the mixed lake is oxygenated from the top to the bottom.
En conditionnant le fonctionnement trophique des plans d’eau et en déterminant la qualité de leurs émissaires fluviaux, la température de l’eau est au centre des préoccupations environnementales dans les régions barrées de multiples étangs et petits lacs de barrage. En réponse à la demande sociale, l’applicabilité des recherches en géographie limnologique se traduit par des propositions destinées à réduire l’impact des petits plans d’eau sur les cours d’eau, se voulant utiles à l’aménagement des territoires du Limousin et de la Charente limousine. L’auteur fait fonctionner depuis 1997 une trentaine de thermomètres enregistreurs, en amont, à l’intérieur et en aval de lacs de barrage et d’étangs (isolés, en chaîne, à déversoir de surface, à moine), essentiellement dans les bassins de la haute Charente, de la haute Vézère, de la Gorre et de la Glane. Le présent papier s’appuie sur les 800 000 données horaires inédites de température de l’eau de l’ensemble de ces bassins, tout en détaillant plus particulièrement le cas de l’étang de Cieux. Les méthodes de traitement des données sont statistiques, graphiques et cartographiques. Cette recherche expose une nouvelle méthode de détermination de la thermocline et des sauts thermiques par la construction de MNT associant tous les profils thermiques et le calcul de la dérivée directionnelle sur chaque profil. Nos résultats montrent que la stratification thermique des étangs est plus durable qu’il n’était dit jusqu’à présent dans la littérature scientifique. Des thermoclines profondes se mettent en place parfois pendant plusieurs semaines d’affilée. Les thermoclines superficielles sont plus éphémères, mais peuvent être très marquées. Par conséquent, le type d’évacuation d’eau des plans d’eau provoque de grandes différences dans leur l’impact thermique sur les cours d’eau. Les étangs à déversoir de surface, qui sont ceux dont l’influence est la plus forte, réchauffent l’eau des cours d’eau de 2 °C en moyenne annuelle et de 4 à 7 °C en été. Dans le cas du Grand Etang de Cieux, l’impact peut être suivi sur environ 3 km au cœur de l’été, mais l’essentiel du réchauffement disparaît sur le premier kilomètre. Un moine peut être préconisé pour réduire le réchauffement moyen, les réchauffements maxima et l’amplitude diurne. En revanche, ce système a tendance à réchauffer les minima diurnes. A l’échelle saisonnière, le réchauffement en sortie d’un étang à moine est maximal en période de convection mécanique, soit plus souvent en fin d’été. Pour les étangs de moins d’1 m de profondeur, le système d’évacuation importe peu, la tranche d’eau complète étant brassée chaque nuit. Entre 1 et 3,5 m de profondeur, le moine fournit une eau de température assez stable et plutôt bien oxygénée, mais des réchauffements dépassant 5°C peuvent exister pendant une dizaine de jours cumulés. Entre 3,5 et 5,5 m, le moine soutire une eau aux écarts thermiques fortement réduits, légèrement plus chaude que le tributaire mais souvent désoxygénée. L’ajout d’une cascade de réoxygénation est conseillé. Au-delà de 6 m de profondeur, le moine puise une eau hypolimnique, fraîche et stable pendant tout l’été, mais qui aura séjourné au contact de sédiments anoxiques et réduits. Les lacs de barrage, qui ont une superficie plus grande que celle des étangs donc une course du vent plus longue permettant des brassages forcés à plus grande profondeur, connaissent une stratification saisonnière à partir d’environ 8 m de profondeur dans le cas de la haute Charente. Si le choix est fait de lutter contre la stratification thermique, un injecteur d’air peut être préconisé. La comparaison des températures de l’eau du lac de Lavaud, de fonctionnement libre, et du lac de Mas Chaban, muni d’un déstratificateur, montre que l’eau fluviale provenant du lac artificiellement déstratifié est plus chaude que celle du lac sans injecteur d’air. En revanche, l’intérieur du lac déstratifié est oxygéné de la surface jusqu’au fond.
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Dates et versions

hal-03317895 , version 1 (09-08-2021)

Identifiants

  • HAL Id : hal-03317895 , version 1

Citer

Laurent Touchart. La température de l’eau en Limousin et Angoumois : études d’effet et aménagement du territoire. Hydrosystèmes, paysages, territoires, Université des Sciences et technologies de Lille, Sep 2001, Lille, France. ⟨hal-03317895⟩
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