Memoire Online - Etat trophique du barrage Lakehal en 2011

L'Algérie, comme les autres pays méditerranéens, se caractérise par des ressources

hydriques rares qui doivent être gérées avec un soin délicat pour garantir leur usage

durable. En effet, de ces ressources hydriques on trouve les barrages qui, par le biais

des oueds, reçoivent d'une part les rejets de plusieurs agglomérations et d'autre part les

rejets industriels . Ces dernières années, ces rejets des eaux usées d'origine urbaine et

industrielle ont augmenté dans les oueds. Ceci constitue une menace pour la qualité des

s'enrichissement davantage en éléments nutritifs provoquant ainsi une eutrophisation qui génère un certain nombre de problèmes de qualité, que le producteur d'eau potable doit affronter.

En période estivale, l'établissement de la stratification thermique, empêche le mélange des eaux de surface avec celles du fond, ce qui aggrave l'altération de la qualité au début du brassage automnale.

Le présent document tente de déceler le niveau trophique du barrage on s'appuyant sur les mesures de certains descripteurs (transparence, sels nutritifs, phytoplancton .et chlorophylle)

II- Situation géographique et bilan hydrique :

Le barrage Lakehal se trouve à 5km au sud est du village AIN BESAM dans la wilaya de BOUIRA. Il est implanté sur l'oued Lakehal à la confluente de oued Fahem.

Il est destiné à l'AEP de la ville d'AIN BESSAM et l'irrigation de la plaine des Arribes.

L'étude bathymétrique faite en décembre 2004 par une compagnie française a montré que le barrage présente les caractéristiques suivantes :

le barrage est conçu pour mobiliser une capacité de 27Hm³, il est destiné pour l'AEP et l'irrigation de la plaine des arribes. la majorité des apports a eu lieu entre février et mai.

2005	2006	2007	2008	2009	2010	2011
73%	61%	62.89	55.47	46.38%	44.12	50.27

Ceci montre bien la diminution des apports d'une année à l'autre qui reste tributaire de la pluviométrie ne se reste les apports en 2011 étaient un peu élevés qu'en 2010 et 2009.

Le maximum de remplissage atteint en 2011 est la période entre juin et aout avec un volume de 17HM3.

III -Méthodologie

Les paramètres caractéristiques du niveau d'eutrophie sont de nature physico-chimique ou biologique. Ils se rapportent à la qualité de l'eau à la vie biologique dans l'écosystème aquatique et à l'état général de la ressource en eau. Nous nous sommes limités aux principaux d'entre eux :

Les paramètres indicateurs du niveau d'eutrophie : l'oxygène dissous, la transparence, la température, le pH, la teneur en matière organique .Ces paramètres sont complétés par l'analyse d'un indicateur biologique (chlorophylle) et identification, comptage du phytoplancton.

Les paramètres précurseurs du phénomène d'eutrophisation : l'azote et phosphore.

Les paramètres de la qualité d'eau : paramètres physico_chimique (T° ,conductivité ,PH,Ca ;Mg ;Na ;K. ;Cl, SO4 ,,M oxy ,NO3 , NO2 . NH4 .PO4 ;MES)

Les prélèvements d'eau ont été effectués selon un rythme mensuel. En parallèle des prélèvements de phytoplancton sont effectués à l'aide d'un filet à plancton de 20um d'ouverture de maille.(un échantillon est fixé au lugol ,un autre est examiné à l'état frais.)

IV- Résultats et discussion

A-Environnement abiotique :

1-Transparence et zone euphotique

L'évolution saisonnière de la transparence montre une phase des eaux peu claire à verdâtre en période d'été et une autre phase des eaux troubles en période d'hiver.

Les valeurs obtenus au cours de l'année varient entre 0.8m et 1.2m ,cette faible transparence est du essentiellement à la matière organique dissoute et la forte charge en matière de suspension. Un maximum atteint est de 54 mg/l

La zone euphotique déterminée à partir de la transparence (Reynolds 1984) oscille entre 2.5m à 5m en période de stratification.

2-Température et oxygène :

Température varie en fonction de la saison. Elle se situe entre 15 à 18°c en période d'hiver à l'exception de mois de décembre 6.5° C et entre 21°C à 27°C en période d'été .les températures au fond sont plus basses, varient entre 10 à 16°c en période d'été.

L `écart maximal entre surface et fond est de 6 degré C seulement ce qui peut être explique par la diminution du volume de la retenue et encore par le prélèvement d'eau qui n'a pas touché le point le plus profond de la retenue.

Les données recueillies durant la période d'étude montre que la retenue est un lac monomectique chaud caractérisée par une seule période de mélange automno -hivernal et une période de stratification thermique estival ; celle ci débute dés le mois de mai et prend fin au mois d'octobre.

Les concentrations en oxygène, en surface varient entre 15 à 7 mg/l, un minimum de 5.8 mg/l est calculé en mois décembre .quant aux eaux des couches profondes, elles subissent des fluctuations importante au cours de l'année .elles sont inferieures 1 mg à partir de 17m de profondeur en période de stratification.

Du fait de la mise en place de la stratification thermique estivale empêchant l'oxygénation du fond du plan d'eau à partir des couches superficielles par le brassage des eaux, la consommation de l'oxygène à proximité du fond (par l'activité microbienne notamment) engendre un déficit d'oxygène.

L'évolution saisonnière de cette variable exprimée en terme de pourcentage de saturation, indique une sursaturation des couches superficielles qui oscillent entre 104 à 198 % en période de stratification thermique qui reste lié à une intense activité photosynthétique.

Parallèlement les eaux du fond subissent une désoxygénation intense aboutissant à une anoxie en période de stratification. Un tel profil est caractéristique des lacs eutrophes(wetzel1983).

3- matières oxydables : la concentration en matières oxydables en surface est un peu régulière, varie entre 5 à 7mg/l avec un minimum de 4.3 mg/l en juillet qui coïncide avec une chute de la densité phytoplanctonique et un maximum de 8 mg/l en mois d'août qui coïncide lui aussi avec la poussée phytoplanctonique. Par contre au fond de la retenue (à 17m de profondeur) la concentration oscille entre 6m à 9mg/l avec un maximum de 12mg/l an mois d'octobre. Les résultats obtenus au cours de l'année montre que le mois d'octobre était le mois le plus chargée ,semble être lié au début du brassage automnal.

L'analyse en vertical montre bien la diminution de la concentration de la surface jusqu fond de la retenue.

4- Ph : l'interprétation de ce paramètre reste un peu délicat, du fait que l'eau est tamponnée. Le pH a été mesuré à partir des prélèvements d'eau de surface et fond.

En période de stratification, il est classiquement plus élevé en surface varie entre 7.2 et 8.3 du fait de l'activité photosynthétique des algues ,moins élevé en profondeur où les phénomènes dominants de respiration et de décomposition (production de CO2) provoquent une légère diminution des valeurs.

En période de brassage des eaux, le pH est par contre classiquement homogène sur la colonne d'eau. Les niveaux de pH sont comparables avec les valeurs relevées lors des suivis des années antérieurs.

5- La conductivité et minéralisation :

Les résultats obtenus montrent que les valeurs enregistrées oscillent entre 750 et 1000 us/sm, on ne note pas une variation notable entre surface et fond.

6 - Les sels nutritifs :

Les teneurs en nutriments azotés et phosphorés présentent des fluctuations plus ou moins importantes dans la retenue.

Les concentrations en nitrates(NO3) constituants les fortes proportions de l'azote inorganique, varient au cours de l'année surtout en surface.

on constate de janvier jusqu'au mois de mai les concentrations sont situées entre 2 et 8 mg/l par contre à partir de mois juillet une diminution importante est notée suivi d'un épuisement en fin d'année ce qui coïncide au premier temps avec le maximum développement algal et au second temps par une réduction du volume de la retenue (manque des apports liquides )

Les concentrations calculées au cours de l'année sont un peu élevées par rapport à l'année précédente varient entre 0mg/l à 1.4mg/l en surface. Sans omettre de signaler que les concentrations près du fond sont supérieurs à celle de la surface, oscillent entre 1.1 et 1.98 mg/l , dû à une minéralisation de la matière organique sédimentée.

On constate d'après le graphe suivant que la concentration en ammonium était un peu élevée et homogène dans la colonne d'eau en période d'hiver par contre en période de stratification, elle est faible à nulle en surface et plus élevée au fond.

- Les ortho phosphates et phosphate total :

On constate que la concentration en PO4 est restée constate par rapport à l'année précédente les concentrations enregistrées au cours de l'année sont inférieurs à 0.2mg/l

En ce qui concerne le PT , la majorité des concentrations calculées sont de l'ordre de 0.1mg/l, une valeur maximale de 0.21 mg/l est calculée en mois d'aout.

B - Environnement biotique :

L'étude de l'environnement biotique est déterminée par le recensement de la communauté phytoplanctonique et par la biomasse du phytoplancton sous forme de la chlorophylle (a).

Le fait le plus marquant est la forte poussée phytoplanctonique en 2011 par rapport à l'année 2010 surtout en période estival, et le pic atteint en juin 2011est presque identique à celui obtenu en juin 2009.

Comme chaque année on peut distinguer plusieurs phases dans la succession saisonnière des différents classe phytoplanctonique.

Phase estivale à production moyenne par rapport à la phase printanière (3322 alg/ml)

Le pic principal obtenu en période printanière exactement le 01 juin est clairement dominé par la cyanophycée (synecchococus linéaris 5900 alg/ml) par contre celui obtenu en juin 2009 est dominé par les baccillariophycée (cyclotelles 3700cel/ml).

Graphe : Evolution de différentes classe phytoplanctonique au cours de l'année

Comme chaque année la presence des chlorophycées et bacillariophycées n'est pas saisinniére ,elles font leur apparition durant toute l'année mais la variation reside dans la densité et les especes recensées au cours des saisons.

Ce qui est à signaler ,c'est l'apparition d'un bloom de cyanophycée en mois de juin qui s'attenue les mois d'après et reaparrait en mois d'octobre mais avec une faible densité.

On constate encore la reapparition des chrysophycées dont le genre dinobryon en debut octobre avec une densité de 239 cel/ml ,ce qui a été retrouvé en septembre 2009.

Il rest encore bon de siganler la presence des dinophycées dont le genre Peridinium sp en mois d'aout avec une densité de 653cel/ml.

On utilise la chlorophylle comme indicateur de la biomasse phytoplanctonique puisqu'elle est le pigment primaire à toute photosynthèse et qu'elle est présente chez tous les groupes d'algues. Cette mesure révèle donc être un excellent indicateur de l'activité photosynthétique total de la masse d'algue planctonique.

Le graphe suivant montre bien l'évolution de la chlorophylle et densité algal en 2011

On constate qu'une bonne corrélation entre chlorophylle et densité algal est obtenu à partir du mois de juin, en début d'année malgré la forte concentration en chlorophylle la densité algal était un peu faible ,cette discordance semble être liée en relation avec la diminution de la transparence de l'eau(0.8m) qui limite le taux de pénétration de la lumière dans la colonne d'eau , ce qui induit les cellules algales à une synthèse accrue de la chlorophylle pour capter au mieux l'énergie solaire (Testrd 1983,Loukidi1990).

III -Interprétation :

Il ressort des analyses physico-chimiques que la qualité des eaux du barrage sont stables selon les paramètres fondamentaux.

L'évaluation de la qualité des eaux du barrage en surface déterminée ,grâce aux paramètres retenus pour l'appréciation de la qualité des eaux de surface qui sont des paramètres spécifiques à une altération organique, azotée, phosphatée, minérale et physique ,présentées dans une grille fixant quatre classe d'altération indiqué pour l'AEP montre qu'elle est de :

qualité	physique	minérale	organique	azotée	phosphatée
2008	C1		C4	C4	C4
2009			C3	C4	C3
2010	C1		C3	C4	C3
2011	C1		C3	C4	C4

Les données de la température recueillies durant la période d'étude montre que la retenue est un lac monomectique chaud caractérisée par une seule période de mélange automno -hivernal et une période de stratification thermique estival ; celle ci débute dés le mois de mai et prend fin au mois d'octobre.

Une légère amélioration de la transparence annuelle moyenne par rapport à l'année passée.

Déficit en oxygène à partir de 7m de profondeur en période de stratification thermique, jusqu'au stade anorexie en mois d'aout et septembre.

On constate que dans l'hypolimnion la consommation d'oxygène et nitrate substances qui oxydent la matière organique résultant de l'activité biologique dans l'épilimnion, évolue de telle façons que le déficit en oxygène sera comblé par les nitrates qui servent aussi de substances oxydantes supplémentaires par conséquent retarder ou empêcher l'utilisation des sulfates. Mais il reste tout fois bon de faire un dosage de H2S prés du fond en période estival

Diminution considérable du taux du phosphate total par rapport aux années précédentes.

Le mois d'octobre était le plus dégradée par rapport aux autres mois du fait du début de brassage et manque des apports de l'extérieure.

La densité du phytoplancton annuelle moyenne à augmenté par rapport à l'année précédente

Les peuplements phytoplanctoniques correspondants sont plus ou moins diversifiés mais réalisent des effectifs peu élevés.

La prédominance des chlorophycées et bacillariophycée n'est pas saisonnière mais est permanente dans cette retenue du barrage.

Les variations saisonnière du phytoplancton au point de vue qualitative et quantitative sont sous la dépendance de facteurs abiotique comme la température, l'éclairement, la disponibilité des nutriments et biotique comme le zooplancton et le poisson .

la retenue du barrage a été ensemencée en 2006 par deux espèces de poissons.

- la carpe argentée une espèce phytoplanctonophage, supporte les températures basses, et est sensible à l'asphyxie.

- la carpe à grande bouche une espèce zooplanctonophage, exigeante vis-à-vis de l'oxygène et, supporte les températures basses.

Le fait le plus marquant est la montée du poisson en surface en été, période de stratification et raréfaction de l'oxygène au fond mais aucune mortalité n'a été signalée.

Il reste à signaler la présence des odeurs au niveau de la retenue, en période estival, entre le mois de juillet à septembre.

Les problèmes de goûts et d'odeurs d'origine naturelle sont saisonniers (Namkung et Rittmann, l9S7) et sont souvent attribués aux algues et à leurs produits métaboliques (AV/WA, 1987). Par exemple, dans l'ouest canadien, les niveaux les plus élevés de I'indice d'odeur apparaissent généralement durant les mois de juin à septembre (Davis et Lackey, 1982).

Dans le but d'amélioration de la qualité de l'eau, il serait souhaitable de penser à faire une analyse de gout et odeurs au moins pendant la période estival mois de juin à septembre.

Le niveau d'eutrophisation et l'état trophique du barrage ont été examinés à la lumière de l'enrichissement en matières nutritives (phosphore ,nitrate ) ,d'un indicateur biologique (peuplement algal ) et chlorophylle (a) et de la transparence de l'eau (profondeur du disque de secchi), les données recueillies relativement à ces trois indicateurs au cours de l'année montrent son état eutrophe pendant toute la période estivale.

valeurs seuils de l'état trophique des plans d'eau(OCDO,1982)
categorie trophique	Ptotal ug/l	Chl moyenne ug/l	Chl maximum ug/l	Secchi moyenne(m)	Secchi minimum(m)
hltra-oligotrophe	=4	=1	=2,5	=12	=6
oligotrophe	=10	=2,5	=8	=6	=3
mèsotrophe	35 -10	2,5 -8	8-----25	6---3	3---1,5
eutrophe	35 -100	8---25	25 -75	3,5--1,5	1,5---0,7
hypereutrophe	=100	=25	=75	=1,5	=0,7
barrage LAKHAL2009	58,7	nd	nd	1,2	0,65
Barrage LAKEHAL 2010	69.5	10.83	30.24	0.96	0.4
Barrage LAKEHAL 2011	62	21	47.6	1.15	0.8

Pour mieux encore vérifier cet état, une autre manière a été adopter, c'est le calcul de l'indice de carlson qui est représenté par trois indices :

IV-Conclusion :

Un lien direct de cause à effet, entre enrichissement et eutrophisation est bien établi..

Etant donné que la qualité de l'eau dans une retenue, change dans le temps et dans l'espace, notamment en fonction de la profondeur lors de la stratification thermique. Le choix du niveau de prise d'eau de prise d'eau dans la retenue peut jouer un rôle important dans l'amélioration de la qualité de l'eau produite et partant dans l'économie des produits de traitements utilisés, au niveau de la station de potabilisation.

Le niveau de puisement d'eau, présentant la meilleure qualité, est choisi normalement en fonction des résultats de la stratification des paramètres de la qualité des eaux les plus importants (température, oxygène dissous, ammonium, fer et manganèse.).

On sait que le barrage est doté de trois vannes de prise d'eau, la première en surface à la côte 682.2 m NGA la seconde à la côte 675 m NGA et une dernière à la côte 656 m NGA destinée à l'irrigation, mais la prise d'eau est indépendante des résultats de la stratification thermique elle dépend du volume d'eau seulement. Actuellement le niveau de prise d'eau se fait à partir de la deuxième vanne situé à la cote 675 m NGA qui correspond à la couche d'eau de 2m à 5m de profondeur. on constate que l'analyse physico_chimique de cette masse d'eau présente une similitude avec la couche d'eau de surface mis à part la concentration en oxygène qui diminue sans être nulle ,qui reste toute fois sans problème pour l'alimentation de la station de traitement de l'eau potable.

Il est à signaler que la demande en chlore était faible, inferieure à 0.4mg/l selon le responsable de la station de traitement.

Pour entretenir la qualité des eaux du barrage, à vocation en premier à l'eau potable, et minimiser les symptômes d'eutrophisations , il faut entreprendre certaines actions curatives telles que, évacuation sélective des eaux des couches profondes en fin de stratification thermique, oxygénation des eaux du fond si possible , et continuer le traitement biologique par introduction du poissons algivore.

On constate que le maximum de la concentration en chlorophylle atteint est en période d'hiver(47ug/l) et une moyenne poussée phytoplanctonique ,ceci semble être en relation avec la faible transparence(0.8m) qui limite le taux de pénétration de la lumière dans la colonne d'eau , ce qui induit les cellules algales à une production accrue de la chlorophylle pour capter au mieux , l'énergie solaire (Testard 1983,Loukidi 1990).

L'analyse de la composition taxonomique a permis d'inventorier 35 taxons, à raison de 10 à 20 taxons par prélèvement, contre 47 taxons en 2009.

Les observations les plus notables sont détaillées par classe et genre durant l'année d'étude.

Les deux principales classes présentées au niveau de la retenue sont, les chlorophycée et les bacillariophycée, qui font leur apparition durant toute l'annee.la seconde classe se diffère de la première par son exigence pour la silice, nutriment nécessaire

Pour la constitution de leur frustule opale, ainsi que leur adaptation à des températures basses. sans omettre de signaler que, les chlorophyceae reste la classe la plus diversifiée dont les taxons les plus dominants sont, les scenedesmus ,pediastrum ,suivi d'une faible densité pour le coelastrum et le tetraerdon et oocyctis.

Les conjugatophycea, représentée par le genre cosmarium depressum,,staurastrum cingulum, font partie importante ,surtout en période d'été.

Le fait le plus marquant est l'absence du genre dinobryon de la clase de chrysophycée qui a été identifie en 2003 en suite en septembre 2009 mais avec une faible densité.

Les autres espèce tel que, le phacus, ,ceratium, euglene, peridinium de la classe de dinophycee et euglenophycee sont extrêmement discrète dans le milieu ,chose pareille pour microcystis de la classe de cyanophycee.

Graphe : évolution de différent classes phytoplanctonique en fonction du temps

Etat trophique du barrage Lakehal en 2011

I -Introduction :