Etude hydrobiologique du barrage lakehal en 2008

1-Introduction

En Algérie à climat semi aride, le développement des agglomérations urbaines, la pression démographique et la limitation des ressources souterraines font que le pays a de plus en plus recours aux eaux superficielles pour satisfaire en quantité suffisante, les besoins des populations en eau potable, d'irrigation et industrielle.

Ses eaux superficielles qui sont généralement des retenues de barrage, sont sujettes au phénomène d'eutrophisation qui génère un certain nombre de problèmes de qualité que le producteur d'eau potable doit affronter.

L'eutrophisation, qui est une réaction du milieu à un accroissement excessif en substances nutritives, essentiellement l'azote et le phosphore, se manifeste par un développement algues microscopiques (phytoplancton) causant la détérioration de la qualité des eaux des retenues du barrage.

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.)

II-Situation géographique du barrage :

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

Il est destiné à l'AEP de la ville de AIN BESSAM et l'irrigation.

1-Bilan hydrique :

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

· Cote de retenue normale des eaux (RN :684.40m)

Surface du réservoir :246ha

Volume du réservoir : 27.1 59Hm3

· Cote des plus hautes eaux exceptionnelles (PHE : 687m)

Surface du réservoir : 289. 1ha

Volume du réservoir : 34.164 Hm3

Le taux d'envasement du barrage est de 9.45%, de 1985 à 2004.

Actuellement le barrage est conçu mobiliser une capacité de 27HM3, avec un taux d'envasement de 9.45%.la majorité des apports a eu lieu en hivers avec maximum en mois d'avril (20HM3) ,le taux de remplissage annuel moyen est de 55,47%.(voir fig N°1)

fig N°1 : les apports liquides en 2008

25 20 15 10 5 0

date

III- Etude du facteur abiotique :

1. Echantillonnage :

Le prélèvement mensuel des échantillons a été effectué au niveau de la tour de prise d'eau, à l'aide d'un préleveur de capacité 1.5l pour l'analyse physico-chimique et d'un filet de maille 20um et 100un pour l'analyse biologique.

Les échantillons de biologie sont conservés dans une solution de lugol.

La profondeur de la colonne d'eau a été déterminée à partir de la tour de prise d'eau, elle varie entre 5m à 10m, en fonction du volume.

2. Température, stratification thermique.

A partir des données recueillies toute au long de l'année, on note l'existence d'un cycle saisonnier avec les valeurs les plus basses en janvier 9.5°C et les plus hautes en août 24°C . Les températures au fond sont plus basses que celles de la surface, elles varient entre 9.5°C à 24°C en surface et entre 8.5°C à 20°C en profondeur.

La différence de température entre les deux niveaux est nette du mois de mars jusqu'au mois d'août, puis les valeurs sont homogènes sur toute la colonne d'eau. Ceci montre que le réservoir présente une stratification thermique qui débute au mois d'avril et s'achève en septembre.

fig N°2 : profil vertical de la temperature
en moi de mai

temperature

0 3 6 9 2 5 8 21 24

	0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

fig N°3:prof il vertical de la saturation
en oxygene en moi de mai

saturation en oxygene
0 102030405060 70 80 90

	0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Les résultats sont similaires à ceux des années précédentes, le réservoir présente une période d'homothermie hivernale ou brassage, d'octobre à mars suivi d'une période de stratification d'avril à août.

3. Oxygène dissous :

La concentration en oxygène dissous en surface était relativement constante varie entre 7mg/l à 10mg/l, mais il faut signaler qu'une forte concentration de 15 mg/l a été calculée en mois de mars période de forte production algale et une faible concentration 4.2mg/l en mois de septembre qui coïncide avec une faible prolifération algale et une baisse du volume de la retenue.

La concentration au du fond étudiée a tendance à diminuer pour être presque nulle, elle oscille entre 3mg/l à 1mg/l,en période de stratification thermique.

Cette variable discutée sous forme de pourcentage de saturation, du moment que la dissolution de ce gaz dépend de la température, on constate qu'une sursaturation est calculée on surface puis décroisse en fonction de la profondeur pour atteindre des valeurs de 30% à 10% et ceci pendant la stratification thermique.

La stratification thermique peut induire, une stratification chimique au sein de la retenue avec des teneurs en oxygène dissous élevées en surface et basses au fond. (voir fig N° 2 et 3)

4. Transparence de l'eau, pénétration de la lumière :

Les paramètres qui sont les plus au moins directement reliés au degré de la pénétration de la lumière dans l'eau sont,la profondeur ,les matières en suspensions et la turbidité .

Les valeurs de la transparence mesurées à l'aide d'un disque de secchi (SD), varient entre 0.7m et 1 .9m avec les valeurs les plus faibles en hiver sauf en mois de février on a mesuré 1.4m, une faible turbidité 2.4NTU , qui coïncide avec une mesure de MES à105° de 20mg/l qui peut être expliqué par une forte densité algal pendant cette période .

Une corrélation est plus au moins affirmée entres les MESà1 05°, la turbidité et le SD, sauf pour les mois suivants :

En février

20mg/l MES ,2.4NTU, 1 .4m SD avec une densité phytoplanctonique de 3600algues/ml En avril

26mg/l MES, 5.2NTU, 0.64m SD avec une densité phytoplanctonique de 53 8.2 algues/ml En mai

7mg/l MES, 8.4NTU, 1 .4m SD avec une densité phytoplanctonique de 1004 algues/ml

On peut dire que les valeurs mesurées des MES à105° sont dues aux apports de l'extérieur et le développement algale en février mais en mois de mai malgré il y a eu un apport important les MES étaient faibles.

5. Conductivité et minéralisation :

Les valeurs de la conductivité mesurées au cours de l'année, varient entre 720us/cm à 900us/cm. il n'y a pas de différence significative entre surface et fond.

6. pH :

Il varie entre 7 à 8, une légère augmentation est mesurée en surface en période de stratification thermique qui peut être du à une forte activité photosynthétique.

7. Les sels nutritifs

· Les nitrates :

L'étude de cette fraction d'azote dépend essentiellement des apports de l'extérieure et de leur assimilation par le phytoplancton .la concentration varie de 6mg/l à 0.5mg/l .

L'étude du profil vertical ne montre pas une différence significative entre surface et fond sauf au mois de juillet, on n'a noté l'absence des nitrates à partir du 5m de profondeur pour un volume d'eau de 15.184 HM3 ,ce qui montre leur utilisation comme élément oxydant du moment que la concentration en oxygène dissous était inférieure à 2mg/l.

· Ammonium:

La majorité des concentrations calculées au cours de l'année sont faibles, inférieure à 0. 6mg/l

On constate que les concentrations en profondeurs sont plus élevées qu'en surface ce qui reflète la minéralisation de la matière organique sédimentée.

· les ortophosphates :

on constate pour la majorité des prélèvements les valeurs enregistrées étaient inférieure à la limite de détection ,inférieur à 0.01mg/l, une valeur maximale de 0.1 53mg/l étais enregistré en mois de juin

· Phosphate total :

on constate par contre on se qui concerne le Pt que la concentration au fond étudié est légèrement supérieur à celle de la surface en période de stratification. Un maximum de 0.07mg/l en surface contre 0.22mg/l au fond au mois d'avril. En période de brassage une forte valeur de 0.7mg/l a été enregistrée.

8. Matières de pollution :

Matières oxydables : elles oscillent entre 4mg/l à 8mg/l., on note pas une grande différence entre surface et fond par contre pour la DCO les valeurs en surface sont très élevées en surface par rapport au fond.

L'analyse de la DBO5 a été fait à partir du mois d'avril, on constate que les valeurs varient entre 1.1 mg/l à 5.1 mg/l, c'est en période de stratification thermique qu'elle est élevée.

IV- Etude du facteur biotique.

1. Analyse phytoplanctonique

L'analyse de la composition taxonomique du phytoplancton a permis d'identifié 25 taxons, environ 15 taxons par prélèvement .les chlorophycées représentent la plus grande richesse taxonomique,les autres groupes participent a cette richesse mais avec un nombre de taxon moins important.

L'analyse quantitative des taxons dominants a montré que les baccillariophacées dont le genre navicula ,cyclotelle,et synedra, etaient les plus dominants en février et mai .les chlorophycées font partie durant toute l'année ,les espèces les plus dominants sont,les cosmarium depressum, tetraedron minimum, pediastrum simplex. par contre les dinophycées dont le genre ceratium uplinducum, peridinium sp et les euglénophycées dont le genre euglena viridis font leur apparition en été à partir du mois de juillet .

3500

3000

2500

2000

1500

1000

500

0

Fig N°5: Evolution temporelle de differents groupes
phytoplanctonique à 1m de profondeur

date de prélèvement

Chlorophycée cyanophycée euglenophycée dinophycée bacillariophycée cryptophycée crysophycée

L'évolution temporelle de la densité phytoplanctonique montre une forte densité algale au mois de février et mars suivi d'une chute brutale en mois d'avril puis relancement de la croissance algale pour rester constante durant la stratification thermique .une autre poussée automnale est enregistrée au mois d'octobre et novembre. (Voir fig N°4)

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3000

2500

2000

1500

1000

500

0

Fig N° 4: Evolution temporelle de differents groupes
phytoplanctonique à 0,5m de la surface

date de prèlévement

Chlorophycée cyanophycée euglenophycée dinophycée bacillariophycée crysophycée

L'étude de la densité phytoplanctonique dans la couche euphotique, de la surface jusqu'au 3m de profondeur n'a pas montré une grande différence. Ceci étant montré dans les graphes suivants :

4500

4000

5000

3500

3000

2500

2000

1500

1000

500

0

Fig N°6 : Evolution temporelle de differents groupes
phytoplanctonique à 3m de profondeur.

date de prélèvement

Chlorophycée cyanophycée euglenophycée dinophycée bacillariophycée

2. Analyse du zooplancton.

La communauté zooplanctonique recensée, regroupe 10 espèces réparties en trois

groupes: les Copépodes, les Rotifères, et les Cladocères

Les espèces les plus répandues sont les copépodes, et leurs nauplius, les bosminas longiritris , coregonie, et les keratella quadrata ,cochlearis.

L'évolution temporelle de celle ci a montré une forte densité zooplanctonique entre février à mai, suivi d'un fort déclin à partir du moi de juin (voir fig N° 7). En ce moment on a commencé à observer au niveau du barrage une forte masse de poisson qui montait en surface.

Fig N° 7 : Evolution des differents groupes
de zooplancton au cours de l'année

3000

copépode cladocère rotifère

1000

500

0

2500

2000

1500

date de prélèvement

Le graphe suivant montre l'évolution du phyto et zooplancton pour monter le phénomène de broutage. D'après l'allure des courbes on constate que le broutage à toucher le phytoplancton la masse d'eau de 3m de profondeur jusqu'au fin de l'automne. Par la suite le déclin de la densité

zooplancton pourrait être expliqué par leur prédation par le poisson zoophagique du moment que le barrage est ensemencé par la carpe argenté, la carpe grande bouchée (zooplanctonophage).

(Fig N°8)

4500

4000

5000

3500

3000

2500

2000

1500

1000

500

0

Fig N° 8: Evolution temporelle de phyto et zooplancton

date de prélèvement

zooplancton phyto 0,5m phyto 1m phyto 3m

4500

4000

5000

3500

3000

2500

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500

0

1500

1000

V - Interprétation :

Le barrage lakehal appartient au lac monomictique avec un seul brassage annuel qui

débute au mois d'octobre et s'étend jusqu'au mois de mars.

Les données recueillies durant toute l'année, montre que la masse d'eau présente des caractéristiques abiotiques plus ou moins stables selon les paramètres fondamentales étudiés.

L'évaluation de la qualité des eaux du barrage ,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
N°classe	C1		C4	C4	C4

Il faut signaler que la qualité organique de C4 est due à la forte concentration en DCO. Diminution de la concentration en oxygène de la masse d'eau hyoplimnique (concentration en 02 est comprise entre 1mg/l à 3 mg/l ) entraine le relargage par les sédiments d'éléments comme les phosphates, ammonium , fer , manganèse en période de stratification ,mais la concentration en fer et manganèse étaient inférieur à 0.2 mg/l seuil de détection de la méthode appliquée.

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

Le zooplancton ne semble pas réguler la production algale.

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

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

valeurs seuils de l'état trophique des plans d'eau(OCDO,1 982)
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	ï12	ï6
oligotrophe	»10	~2,5	»8	ï6	ï3
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	ï100	ï25	ï75	~1,5	~0,7
barrage LAKHAL2005	197	nd	nd	0.96	0.7
barrage LAKHAL2006	281.6	nd	nd	0.64	0.35
barrage LAKHAL2007 barrage LAKHAL2008	266.7 332.5	nd nd	nd nd	0.92 1.1	0.7 0.65

VI- Conclusion:

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 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 d'une vanne d'ouverture situe à la cote 675 NGT, qui est à peu près à 5m de profondeur. On constate qu'il existe une similitude dans la qualité chimique des eaux de surface et celle de 5m de profondeur mis à part l'oxygène dissous

qui diminue sans être nul. Pour restaurer la qualité des eaux du barrage, à vocation en premier à l'eau potable, 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, introduction du poisson algivore.