24
Apport d’une étude pluridisciplinaire des débris végétaux dans l’estuaire de la Gironde à la compréhension des phénomènes de colmatage du circuit de refroidissement du Centre Nucléaire de Production d’Électricité du Blayais Contribution of a multidisciplinary study of vegetal debris in the Gironde estuary to understand clogging events of the cooling circuit of the Blayais Nuclear Power Plant A. Fuentes-Cid (1,2) , E. De-Oliveira (2) , S. Schmidt (3) , A. Sottolichio (1) , H. Etcheber (3) (1) Univ. de Bordeaux, UMR CNRS 5805 EPOC, 33615 Pessac, France [email protected] (2) EDF R&D – LNHE, 6 quai Watier, Chatou, France (3) CNRS, EPOC, UMR 5805, 33615 Pessac, France Résumé – Les débris végétaux sont à l’origine de perturbations d’activités économiques qui nécessitent la filtration de larges volumes d’eau, c’est notamment le cas du Centre Nucléaire de Production d’Électricité du Blayais, implanté sur les rives de la Gironde (Sud-Ouest de la France), où des colmatages du circuit de refroidissement sont occasionnellement observés. Jusqu’à présent, la dynamique des fractions végétales n’avait jamais été étudiée dans ce type d’estuaire macrotidal et hyper-turbide, d’une part, en raison de leur faible quantité, par com- paraison à celles des matières en suspension, et d’autre part, du fait de l’absence de pro- tocoles d’étude et d’échantillonnage adéquats. Afin d’améliorer les connaissances englobant ces phénomènes de colmatage, l’objectif de cette étude visait à comprendre la dynamique d’apport et de transit des débris végétaux dans le système fluvio-estuarien de la Gironde. Ceci a impliqué la mise en œuvre d’un suivi spatio-temporel de leur distribution et l’adaptation de techniques (incubations in-situ litter-bag, méthode de prélèvement) pour un estuaire de forte turbidité. Les résultats principaux sont la mise en évidence du contrôle de la distribution des débris végétaux par le régime hydrologique de l’estuaire et la détermination des échelles de temps de leur persistance en Gironde. Mots-clés – estuaire de la Gironde, débris végétaux, matière organique grossière, cinétique de dégradation, litter-bag, flux pulsé, crue, bouchon vaseux Hydroécol. Appl. (2014) Tome 18, pp. 165–188 © EDF, 2014 DOI: 10.1051/hydro/2014004 http://www.hydroecologie.org Article publié par EDP Sciences

Apport d’une étude pluridisciplinaire des débris végétaux

  • Upload
    others

  • View
    7

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Apport d’une étude pluridisciplinaire des débris végétaux

Hydroécol. Appl. (2014) Tome 18, pp. 165–188© EDF, 2014DOI: 10.1051/hydro/2014004

http://www.hydroecologie.org

Apport d’une étude pluridisciplinaire des débrisvégétaux dans l’estuaire de la Girondeà la compréhension des phénomènes de colmatagedu circuit de refroidissement du Centre Nucléairede Production d’Électricité du Blayais

Contribution of a multidisciplinary study of vegetal debrisin the Gironde estuary to understand clogging eventsof the cooling circuit of the Blayais Nuclear Power Plant

A. Fuentes-Cid(1,2), E. De-Oliveira(2), S. Schmidt(3), A. Sottolichio(1),

H. Etcheber(3)

(1) Univ. de Bordeaux, UMR CNRS 5805 EPOC, 33615 Pessac, [email protected]

(2) EDF R&D – LNHE, 6 quai Watier, Chatou, France(3) CNRS, EPOC, UMR 5805, 33615 Pessac, France

Résumé – Les débris végétaux sont à l’origine de perturbations d’activités économiques quinécessitent la filtration de larges volumes d’eau, c’est notamment le cas du Centre Nucléairede Production d’Électricité du Blayais, implanté sur les rives de la Gironde (Sud-Ouest de laFrance), où des colmatages du circuit de refroidissement sont occasionnellement observés.Jusqu’à présent, la dynamique des fractions végétales n’avait jamais été étudiée dans ce typed’estuaire macrotidal et hyper-turbide, d’une part, en raison de leur faible quantité, par com-paraison à celles des matières en suspension, et d’autre part, du fait de l’absence de pro-tocoles d’étude et d’échantillonnage adéquats. Afin d’améliorer les connaissances englobantces phénomènes de colmatage, l’objectif de cette étude visait à comprendre la dynamiqued’apport et de transit des débris végétaux dans le système fluvio-estuarien de la Gironde.Ceci a impliqué la mise en œuvre d’un suivi spatio-temporel de leur distribution et l’adaptationde techniques (incubations in-situ litter-bag, méthode de prélèvement) pour un estuaire deforte turbidité. Les résultats principaux sont la mise en évidence du contrôle de la distributiondes débris végétaux par le régime hydrologique de l’estuaire et la détermination des échellesde temps de leur persistance en Gironde.

Mots-clés – estuaire de la Gironde, débris végétaux, matière organique grossière,cinétique de dégradation, litter-bag, flux pulsé, crue, bouchon vaseux

Article publié par EDP Sciences

Page 2: Apport d’une étude pluridisciplinaire des débris végétaux

2 A. Fuentes-Cid et al.

Abstract – Vegetal debris have been identified as a factor able to disrupt a wide range ofstakeholder activities that require to filter huge volumes of water. The Blayais Nuclear PowerPlant, located in the Gironde estuary (S-W France), is subject to occasional blockage intakeevents by plant debris. Up to now, vegetal fraction dynamic has never been studied in suchmacrotidal estuaries, due to its small quantity in comparison to the high charge of suspendedparticulate matter, and due to the lack of appropriate sampling methods.To improve knowle-dge on the clogging, the objective of this work was to understand the dynamics of vegetaldebris input in the fluvio-estuarine system of the Gironde. This work had implied a spatio-tem-poral survey of their distribution and the development of new techniques (in situ litter-bag incu-bations, sampling method) adapted to a hyper-turbid estuary. Main results highlight theinfluence of the hydrological regime on the distribution of vegetal debris and reveal timescales of their persistence in the Gironde Estuary.

Key words – gironde estuary, plant debris, coarse organic matter, turnover rate, litter-bag,flood pulse, turbidity maximum zone

1 INTRODUCTION

1.1 Problématique et contexte

Bien que l’industrie nucléaire mon-diale ait reconnu l’importance des évé-nements de colmatage des organes defiltration du circuit de refroidissementdes Centres Nucléaires de Productiond’Électricité (CNPE) et ait pris desmesures pour les prévenir, la répétitionde leur occurrence conduit à porterune attention plus soutenue à leurscauses (WANO, 2008), afin d’êtreconvenablement préparé à prévenir ouà résoudre des événements souventprévisibles ou des conditions à l’ori-gine d’obstructions.

En France, où presque 80 % del’énergie produite provient de l’indus-trie nucléaire, le fonctionnement deplusieurs centrales situées tant enbord de mer (ex. CNPE de Paluel)qu’en estuaire (ex. CNPE de Blayais)ou dans de grands fleuves (ex. CNPEde Cruas ou de Fessenheim ) a été

significativement perturbé par des arri-vées massives de matériel végétal auniveau des filtres rotatifs de la sourcefroide (Issa, 2010). Alors qu’à Paluell’origine de ces végétaux est marine(algues), les agents responsables descolmatages dans les autres CNPEindiquent une provenance continen-tale, soit terrestre (herbes et morceauxde bois au CNPE de Fessenheim), soitaquatique (macrophytes au CNPE deCruas).

La localisation du CNPE du Blayais,situé sur la rive droite de la partie cen-trale de l’estuaire de la Gironde, àl’interface des eaux douces et deseaux salées, lui confère un caractèrespécifique (Fig. 1). Depuis plusieursannées, son fonctionnement est régu-lièrement perturbé par l’arrivée mas-sive de débris végétaux (Travade,2002 ; Travade and Guerin, 2009) surles 8 tambours rotatifs (maille 3 × 3mm ; Fig. 2) qui assurent le système defiltration du circuit de refroidissementavec un débit filtré de 20 m3.s-1 et savitesse de rotation est asservie à une

Page 3: Apport d’une étude pluridisciplinaire des débris végétaux

Apport d’une étude pluridisciplinaire des débris végétaux dans l’estuaire de la Gironde 3

(a) (b)

Fig. 1. Carte des reliefs de l’estuaire de la Gironde (extrait et modifié de www.atlas-paysages.gironde.fr)et localisation du CNPE du Blayais. Le point kilométrique 0 (PK 0) est défini à Bordeaux. Les traits enpointillés indiquent le découpage de l’estuaire en : estuaire fluvial, central et aval.

Fig. 1. Relief map of the Gironde estuary (modified from www.atlas-paysages.gironde.fr) and localizationof the Blayais NPP. The kilometric point 0 (PK 0) is defined at Bordeaux. Dotted lines represent limitsbetween estuarine sections.

Fig. 2. Schéma de fonctionnement d'un tambour rotatif (a) et photographie de sa surface filtrante (maillede 3 × 3 mm) (b).

Fig. 2. Functioning schema of a rotating drum (a) and picture of its filtering surface (3 × 3 mm mesh) (b).

Page 4: Apport d’une étude pluridisciplinaire des débris végétaux

4 A. Fuentes-Cid et al.

mesure de la perte de charge (entrel’amont et l’aval du tambour).

Chaque tambour filtrant est consti-tué d’un tambour de grande taille (dia-mètre de 15 m et d’une largeur de 6 m)à axe horizontal dont la périphérie estconstituée de panneaux sur lesquelsest tendue une toile métallique à maillecarrée de 3 mm de vide de maille. Letambour est en rotation continue et sonnettoyage est assuré, en partie émer-gée, par des jets d’eau sous pressionprovenant de l’intérieur du tambour, quidécollent les détritus et les projettentdans une goulotte, les évacuant dansl’estuaire. Pour assurer un nettoyageadapté au degré de colmatage du tam-bour, ce dernier est pourvu de troisvitesses de rotation qui sont enclen-chées en fonction de la perte de chargemesurée de part et d’autre du filtre.Deux vitesses de rotation (« moyenneet grande vitesse », MV et GV respec-tivement), supérieures à celle ditenormale (« petite vitesse », PV), peu-vent être enclenchées automatique-ment, afin d’améliorer ce processus defiltration. Un épisode de colmatage

Fig. 3. Nombre d’évènements de colmatage (EVCCNPE du Blayais.

Fig. 3. Number of blockage events per year from 19

significatif des tambours corresponddonc à la mise en rotation du tambouren GV et, le cas le plus aigu, à l’arrêt dela pompe.

L’intensité de ces colmatages variesignificativement selon les années(Fig. 3), déterminant le degré d’impactsur les pertes de productivité et sur lescoûts des protocoles nécessaires pourla remise en fonctionnement du pro-cessus de production énergétique. Enfévrier-mars de l’année 2009, les col-matages des tambours filtrants par desdébris végétaux ont entraîné plusieursarrêts de pompes et une indisponibilitédes tranches de durée significative.

Dans le monde, il n’existe pas deréférences sur l’existence d’un CNPEsitué dans un système estuarien ayantsubi les débris végétaux comme agentcolmatant. Néanmoins, au-delà de leurintérêt scientifique, les débris végétauxont déjà été reconnus comme des fac-teurs capables d’affecter de nombreuxsecteurs d’activités économiques quiimpliquent la filtrationdegrandsvolumesd’eau : la pêche, les stations d’irrigation,les ouvrages de production d’énergie

: arrêt de pompe) par an entre 1982-2012 dans le

82 to 2012 in the Blayais Nuclear Power Plant.

Page 5: Apport d’une étude pluridisciplinaire des débris végétaux

Apport d’une étude pluridisciplinaire des débris végétaux dans l’estuaire de la Gironde 5

hydraulique et nucléaire (Batalla &Vericat, 2009 ; Palau et al., 2004). Lesdébris végétaux (Gómez et al., 2013)menacent occasionnellement les infras-tructures, réduisent la productivité descentres de production d’énergie et dessystèmesdepompage,etaugmentent lecoût des opérations.

Le système fluvio-estuarien de laGironde est représentatif d’un grandnombre d’estuaires européens de typemacrotidal, constituant un axe dedéveloppement de l’activité humaineen même temps qu’une fonction deréceptacle de toutes les influences deson bassin versant. Jusqu’à présent, ladynamique des fractions végétalesdans ses eaux hyperturbides n’y avaitjamais été étudiée, en raison de leurfaible quantité, par rapport aux fortescharges en matières en suspensionfines (plus de 1 g.L-1 en surface,Sottolichio et al., 2011). En effet, laforte turbidité des eaux empêche ledéveloppement d’organismes photo-synthétiques (algues, macrophytes,etc. (Irigoien & Castel, 1997)) et lacontribution de matière organique par-ticulaire autochtone (phytoplancton,macrophytes, etc.) est négligeable encomparaison avec la fraction orga-nique allochtone (Etcheber et al., 2007 ;Savoye et al., 2012). Ceci expliqueaussi l’absence de protocoles d’étudeet d’échantillonnage adéquats de cematériel végétal.

Dans l’estuaire de la Gironde, consi-déré comme un des plus grandsd’Europe, la limite de la marée dyna-mique se localise à environ 170 km del’embouchure (Fig. 1), dans les sectionsfluviales de ses deux affluents princi-paux : la Garonne et la Dordogne. Lesfluctuations des débits fluviaux de ces

deux cours d’eau sont fortement corré-lées avec le déplacement du bouchonvaseux (appelé « Zone de TurbiditéMaximale », TMZ) selon l’axe longitu-dinal de l’estuaire (Etcheber et al.,2011) : en étiage, le bouchon vaseuxremonte vers l’amont de l’estuaire sousl’effet prépondérant de l’onde de marée(Sottolichio et al., 2011) ; en crue, ildescend vers l’aval de l’estuaire, quandle front de salinité est repoussé par lesforts débits d’eau douce.

La tendance actuelle à la baissedes volumes d’eau douce observéedans le continuum fluvio-estuarien(Etcheber et al., 2013) contribue àdeux phénomènes récents : une salini-sation du système (David et al., 2005)et une remontée progressive du bou-chon vaseux vers les sections fluviales(Sottolichio et al., 2011). Ces change-ments, associés aux caractéristiquesdu milieu, peuvent entraîner desconséquences sur le processus dedégradation et de transport du matérielvégétal transitant dans l’estuaire.

1.2 Objectifs de l’étude

Le but de cette étude est, en pre-mier lieu, l’élargissement des connais-sances sur la nature et l’origine desdébris végétaux de l’estuaire de laGironde, la compréhension de leur pro-venance, de leur apparition, de leurtransport et de leur comportementdans les eaux estuariennes à l’échelledu bassin versant de la Gironde, touten intégrant le rôle joué par les modifi-cations ou les tendances environne-mentales auxquelles cet estuaire estprogressivement soumis. En secondlieu, il s’agit de cerner les facteursmajeurs influant sur les phénomènes

Page 6: Apport d’une étude pluridisciplinaire des débris végétaux

6 A. Fuentes-Cid et al.

de colmatage des systèmes de filtra-tion du circuit de refroidissement duCNPE du Blayais, afin de prévoir lespériodes à risque de colmatages etd’envisager des solutions curatives,voire préventives.

Plus particulièrement, ce travailvise à :– déterminer les caractéristiques phy-

siques et biogéochimiques de lafraction végétale présente dansl’estuaire ;

– estimer la distribution de la fractionvégétale dans l’estuaire de laGironde ;

– circonscrire la provenance dessources/apports majoritaires de cesdébris végétaux et déterminer leurcyclicité et les paramètres condi-tionnant cette variabilité ;

– comprendre la trajectoire parcou-rue par les débris végétaux et la

Tableau I. Synthèse de la stratégie générale de l’étTable I. Summary of the study general strategy.

Objectif

Provenance et identification desespèces feuillues dans les 2 fleuves

(Garonne/Dordogne)

Bass

Processus de décomposition dumatériel végétal en milieu estuarien fluvio

Présence et état physico-chimique dela fraction végétale

Estu

Étude des conditions favorablesà l’arrivée des débris végétaux

Zodes prCNPE

temporalité de leur déplacementdepuis les zones sources jusqu’àl’estuaire central ;

– évaluer le degré de persistancetemporelle de ce matériel végétalface aux conditions environnemen-tales estuariennes ;

– améliorer la compréhension descauses induisant les mécanismesde colmatage perturbant le fonc-tionnement du CNPE du Blayais.

1.3 Méthode

Du fait de la complexité du ques-tionnement, de l’échelle spatiale consi-dérée (Garonne, Dordogne et estuairede la Gironde) et des objectifs affichés,l’approche méthodologique choisieimposait des démarches très distinctesd’une aire d’étude à l’autre (Tab. I).

ude.

Zone Méthode

ins versantamont

Étude sur cartes

Prospection et carottages

Zone-estuarienne

Dégradation in-situ :« litter-bag »

Carottages

aire central

Suivi mensuelde la fraction végétale

Caractérisation(physique et biogéochimique)

ne autourises d’eau du

du Blayais

Mise en relation de la base dedonnées enregistrant les

colmatages, avec :- mesures au CNPE,

- mesures à l’extérieur duCNPE,

- conditions hydro-météo.

Page 7: Apport d’une étude pluridisciplinaire des débris végétaux

Apport d’une étude pluridisciplinaire des débris végétaux dans l’estuaire de la Gironde 7

Dans un premier temps, la caracté-risation physique et biogéochimiquedes débris végétaux conduit la discus-sion sur leur provenance préférentielle,laquelle se base fondamentalementsur l’étude des cartes d’occupation desol et sur l’étude des débits fluviauxcomme vecteur d’apport et de trans-port (Fuentes-Cid, 2014). Puis, concer-nant l’évolution de la qualité ou letemps de persistance du matérielvégétal dans ce système, l’approcheclassique « litter-bag1 » (Gessner et al.,1999 ; Gessner & Chauvet, 2002),jamais utilisée jusqu’alors dans desestuaires macrotidaux et hyper-tur-bides comme le système fluvio-estua-rien de la Gironde, confère uneoriginalité particulière aux résultatsenregistrés (Fuentes-Cid et al., 2013).Ensuite, l’interprétation et l’élucidationdu processus de transport de matérielvégétal en Gironde s’appuie sur unsuivi mensuel de la fraction végétalepar filet à plancton dans la période2011-2013 (Fuentes-Cid et al., 2014).Complémentairement, l’explication dumécanisme d’interaction des débrisvégétaux transitant dans les eauxestuariennes avec les installations duCNPE du Blayais est possible grâce aulien qui ressort entre les concentrationsde la fraction végétale dans les eauxde lavage des tambours filtrants duCNPE et la base de données enregis-trant les phénomènes de colmatagelors de la même période.

(1) Cette méthode consiste à confiner desquantités connues de litière dans dessacs de nylon pour suivre leur décompo-sition en milieu naturel : la perte de poidsau cours de la durée de l’expérimentationest considérée comme un indicateur dece processus.

Finalement, la mise en perspectiveglobale des résultats obtenus dans cesétudes conduit à formuler un méca-nisme de transport des débris végé-taux dans l’estuaire de la Gironde,capable d’expliquer les phénomènesde colmatage au CNPE du Blayais.

2 DYNAMIQUE DU SAR DANSL’ESTUAIRE DE LA GIRONDE

2.1 Nature et origine

2.1.1 Définition du Sar

La fraction végétale transitant dansles eaux estuariennes est constituéepar trois groupes majeurs de végétauxterrestres : feuilles, chaumes de grami-nées et racines. Cependant, l’élémentle plus perturbant vis-à-vis du CNPEest le Sar. Ce terme est utilisé locale-ment pour designer des débris dematériel foliaire, de couleur noire, enétat de décomposition avancée et detaille réduite 3-10 mm (Fig. 4). Plu-sieurs espèces de plantes dicotylé-dones, caducifoliés et marcescentes,ont été identifiées comme susceptiblesde devenir Sar : peuplier (Populus sp.),chêne (Quercus sp.), aulne (Alnus sp.),saule (Salix sp.) sont les espècesmajeures.

Les premières indications sur la na-ture terrestre du Sar ont été évoquéesdans des travaux menés entre 2003 et2010 (Girardin et al., 2004, 2006 ;Guibert et al., 2009 ; Guibert & Lebarh,2008 ; Travade & Guerin, 2009), quisuggéraient une origine fondamentale-ment naturelle (sans influence d’au-cune activité anthropique), principale-ment par le fait que sa présence au

Page 8: Apport d’une étude pluridisciplinaire des débris végétaux

8 A. Fuentes-Cid et al.

niveau estuarien puisse être corréléeaux conditions hydro-climatologiquesdes saisons automnales et hivernales.

2.1.2 Caractérisation :physique et biogéochimique

Les caractéristiques physiques desdébris végétaux permettent l’existencede cycles alternant dépôts et remisesen suspension dans le milieu estuarien(Fuentes-Cid, 2014). En effet, prèsdes étales de marée, les vitesses dechute sont suffisamment élevées pourprovoquer le processus de décanta-tion des débris végétaux vers le fondet leur enfouissement dans la crèmede vase, qui se dépose dans cesconditions. À l’inverse, dès que lescourants de marée augmentent aucours du cycle de marée, de 0,2 à2 m.s-1 (vitesses maximales à mi-marée), les débris végétaux sont sou-mis à des vitesses de courant suffi-santes pour induire leur mobilisation etleur remise en suspension dans lacolonne d’eau.

(a)

Fig. 4. Aspect « à sec » (a) et « en suspension daprélevés en 2003 (Lepage et al., 2003) et en 2013

Fig. 4. “Dried” (a) and “suspended in water” (b) aSar, sampled in 2003 (Lepage et al., 2003) and in 2

Leur caractérisation biogéochi-mique conduit par ailleurs à vérifier lanature foliaire et arboricole du Sar, et àévaluer son état de dégradation, assezavancé de manière générale, à traversdeux paramètres, respectivement, lacomposition isotopique en carbone etle rapport C:N (Fuentes-Cid, 2014).

En mars 2013, le CNPE a connudes arrivées de Sar sur les tamboursde filtration. Des prélèvements dansles eaux estuariennes à cette mêmepériode ont montré que le matérielvégétal prélevé était plus frais que lorsdes mois précédents (Fig. 5). Cerésultat semble confirmer que le maté-riel biologique présent lors des épi-sodes de colmatage est transportéplus rapidement vers l’aval (il a passémoins de temps dans l’eau) que lorsdes périodes sans colmatage.

2.1.3 Zones/sources émettricespotentielles

Les affluents de l’estuaire à l’avalde la confluence de la Garonne avec la

(b)

ns l’eau » (b) de débris végétaux, riches en Sar,(Fuentes-Cid, 2014).

ppearance of vegetal debris, highly composed by013 (Fuentes-Cid, 2014).

Page 9: Apport d’une étude pluridisciplinaire des débris végétaux

Apport d’une étude pluridisciplinaire des débris végétaux dans l’estuaire de la Gironde 9

Dordogne et jusqu’à l’embouchureocéanique drainent 2297 km2 de bas-sin versant superficiel, ce qui ne repré-sente guère plus de 3 % par rapport àl’ensemble du bassin versant del’estuaire de la Gironde. Du fait de sasurface très réduite, des débits trèsfaibles des cours d’eau qui le traver-sent et de la couverture forestièrefeuillue très parcellaire, la contributionde détritus feuillus issus du bassinversant de la Gironde sensu strictodoit être considérée comme trèsnégligeable.

En revanche, les ripisylves etbois riverains du système Garonne-Dordogne se caractérisent par uneforte production de litière (400 à600 g.m-2.an-1 de matériel végétal).Les processus de rétention dans lefleuve et/ou le transfert vers l’aval deces apports de matière organiqueallochtone sont déterminés essentiel-lement par l’intensité des débits flu-viaux (Abelho, 2001). Il n’y a pas de

janvier février10

14

18

22

26C

-N

Fig. 5. Rapport C:N des prélèvements des débris(janvier-avril 2013). Plus la valeur de ce paramètre

Fig. 5. C:N ratio of vegetal debris from the estuaryhigher the C:N value, the fresher the vegetal matter

prépondérance de l’un des deuxbassins, Garonne (56 075 km2) ouDordogne (23 902 km2), en termesde quantités de matières végétalesamenées à l’estuaire.

Du fait des réseaux de barragesprésents dans ces deux fleuves, princi-palement en Dordogne, la majorité desapports végétaux devraient parvenir àl’estuaire depuis la Garonne moyenne(aval de la retenue de Malause) etdepuis la basse Dordogne (aval du bar-rage d’Argentat). Ceci correspond auxsections caractérisées par des boise-ments fluviaux denses, diversifiés etd’épaisseur variable, qui ont une sus-ceptibilité particulière aux montées deseaux lors des crues.

2.2 Formation du Sar

Les apports foliaires ripariens oudes couvertures forestières des bas-sins versants, susceptibles d’entrer

mars avrilMois

végétaux dans l’estuaire en fonction du tempsest élevée, plus le matériel végétal est frais.

, according to the time (January-April, 2013). The.

Page 10: Apport d’une étude pluridisciplinaire des débris végétaux

10 A. Fuentes-Cid et al.

dans le système estuarien, englobentune variété de caractéristiques struc-turales. Ces dernières, en plus desparamètres biotiques et abiotiques liésau milieu, influencent le temps detransformation vers leur produit dedégradation.

L’étude de la cinétique de dégrada-tion des feuilles, basée sur la techniquelitter-bag (Chauvet, 1987 ; Gessner &Chauvet, 2002 ; Gessner et al., 1999 ;Lecerf et al., 2007 ; Lopes et al., 2011 ;Mateo & Romero, 1996 ; Montemayoret al., 2011 ; Quintino et al., 2009 ;Sangiorgio et al., 2008) a été conduitepour la première fois dans un estuairemacrotidal hyper-turbide (Fuentes-Cidet al., 2013) en vue de comprendrecomment le matériel foliaire transférédes bassins versants réagit dans unenvironnement spécifique et fluctuanttel que le système fluvio-estuarien dela Gironde (présence du bouchonvaseux et de forts courants des eaux).

Les temps de persistance obtenus(exprimés en « temps de demi-vie » :le temps nécessaire pour la perte de lamoitié de la masse initiale) de troisespèces représentatives (peuplier,chêne, saule) des bassins versants enfonction de trois contextes hydrosédi-mentaires différents (pleine eau avecet sans courant, crème de vase) esttoujours inférieur à l’année, comprismajoritairement entre 1 et 4 mois selonles espèces considérées, plus oumoins résistantes. En outre, il ressortque le taux de dégradation est directe-ment corrélé aux conditions environne-mentales que peut rencontrer lafraction végétale en transit dansl’estuaire (Figs. 6 et 7).

Dans des eaux de transition,certains travaux avaient suggérél’influence des courants tidaux commefacteur abiotique déterminant la ciné-tique du processus de décomposition(Grout et al., 1997 ; Sangiorgio et al.,2008). Ceci est évident d’après nosrésultats. En effet, en leur présence, lacinétique de dégradation est favoriséejusqu’à 30 %, à travers des processusd’abrasion et de fragmentation phy-sique, comme observé par ailleurs(Lepori et al., 2005).

Au contraire, quand les apportsfoliaires entrent en contact avec lesdépôts de vase, la cinétique du proces-sus de dégradation diminue (jusqu’à50 %). Diverses causes peuvent êtreévoquées : la réduction de l’activitémicrobienne aérobie due au caractèreanoxique de la crème de vase(Naamane et al., 1999), l’absenced’abrasion physique provenant descourants tidaux entre la masse turbide(Sottolichio et al., 2011) et la réductionde stress physique.

Ces observations signifient quetoute variation hydrodynamique oumorphologique en Gironde a desconséquences sur la persistance desfeuilles et leur cinétique de dégradation(Fuentes-Cid et al., 2013).

Enfin, l’analyse des échelles detemps associées aux processus dedégradation du matériel végétal, obte-nues dans ce travail, permet d’affirmerque le mécanisme d’apparition de Sardans l’estuaire est relativement court(quelques mois) et qu’il démarre lorsde la saison automnale. Il ressort aussil’influence décisive de la phase detransport sur la manière dont la matière

Page 11: Apport d’une étude pluridisciplinaire des débris végétaux

Apport d’une étude pluridisciplinaire des débris végétaux dans l’estuaire de la Gironde 11

organique foliaire évolue (cycles dépôt/remise en suspension), notamment auvu de son rôle sur la durée et le modede son transit à travers l’estuaire.

2.3 Transport du Sar

Le forçage hydrodynamique ethydrologique est décisif dans la dyna-mique de transport des débris végé-taux dans l’estuaire.

Les débits fluviaux sont le vecteurmajeur régissant les apports et letransport de matériel solide en milieufluvio-estuarien et la quantité de débrisvégétaux apportée dans le système est

0 300.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

Mas

se re

stan

te (%

)

Tem

Chêne (eau san Chêne (eau ave Peuplier (eau s Peuplier (eau a

Fig. 6. Effet des courants tidaux sur la perte de made feuilles (chêne et peuplier).

Fig. 6. Tidal currents effect on the loss weight throu(oak and poplar).

proportionnelle à leur intensité. Dansl’estuaire de la Gironde, par exemple,la quantité estimée de débris végétauxtransportés lors d’une crue peut repré-senter 5 fois la quantité transitant enconditions de débits fluviaux moyens(Fuentes-Cid, 2014).

Les mécanismes de descente et dere-distribution de matériel issu du bas-sin versant dans le lit des fleuves oudéposé sur leurs berges sont doncdominés, dans un premier temps, parle régime hydrologique fluvial, et, unefois arrivés dans les eaux estua-riennes, par la combinaison des débitsfluviaux et de la marée. Un suivi men-suel de l’évolution spatio-temporelle

60 90

ps (jours)

s courant)c courant)

ans courant)vec courant)

sse au fil du temps, en fonction de deux espèces

gh the time, according to the two species of leaves

Page 12: Apport d’une étude pluridisciplinaire des débris végétaux

12 A. Fuentes-Cid et al.

du matériel végétal allochtone dansl’estuaire central (Fuentes-Cid et al.,2014) a été mené sur trois années(2011-2012-2013). L’analyse de cesuivi montre que la dynamique detransport suit un comportement detype « flux-pulsé » : le facteur déclen-chant étant une phase de crue hiver-nale, comme observé lors de la cruede début de l’année 2013, responsablede la présence potentiellement problé-matique des débris végétaux colma-tant dans les eaux estuariennes(0,03 g.m-3 de fraction > 3 mm) (cf.2.3.c). Toutefois, les données montrentqu’il y a possibilité de blocage desdébris végétaux dans l’estuaire (zoneamont ou centrale) en fonction desdébits. Si l’essentiel des débris feuillus

0 300.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

Mas

se re

stan

te (%

)

Tem

Eau Vase

Fig. 7. Effet de dépôt des feuilles dans la crème de

Fig. 7. Effect of leaves settling in the fluid-mud on t

parvient aux fleuves en période autom-nale et/ou hivernale, la tendanceactuelle d’évolution des débits à labaisse, surtout depuis les deux der-nières décennies (Fig. 8), plaide enfaveur de phénomènes de dépôt dansles zones fluviales de la Garonne et dela Dordogne.

En zone fluvio-estuarienne, aucuneaccumulation notable de matérielvégétal n’a été retrouvée dans lescarottes effectuées dans cette section(Fuentes-Cid, 2014). Les conditionshydrosédimentologiques semblaientpourtant très favorables à ce proces-sus, mais les apports de débris végé-taux feuillus (estimés < 1 % à 2 %maximum des MES du bouchonvaseux) sont vraisemblablement dilués

60 90 120

ps (jours)

vase sur la perte de masse de feuilles de chêne.

he weight loss of oak leaves.

Page 13: Apport d’une étude pluridisciplinaire des débris végétaux

Apport d’une étude pluridisciplinaire des débris végétaux dans l’estuaire de la Gironde 13

dans la masse turbide du bouchonvaseux présente dans ces sectionslors des faibles débits.

Par ailleurs, les courants tidauxcontrôlent la resuspension des débrisvégétaux. Alors qu’en mortes-eaux, leseaux de fond sont systématiquementplus concentrées en débris végétauxque celles de surface, cette règle peutêtre altérée lors de vives-eaux. Deplus, les fractions de taille > 3mm (taillepotentiellement problématique pour leCNPE) apparaissent dans la colonned’eau, quand les vitesses de courantsont maximales lors de vives-eaux.

En résumé, le mécanisme detransport des débris végétaux dansl’estuaire varie selon trois contexteshydrologiques différents (Fig. 9).

a) Débits fluviaux faibles

Lorsque les débits fluviaux sontfaibles (<400 m3.s-1 : Garonne +Dordogne), pendant la période au-tomne-hiver, les débris végétaux sontpeu présents dans l’estuaire central.Dans la zone près du CNPE, les va-leurs observées restent inférieures à0,2 g.m3 (Fuentes-Cid et al., 2014).

1992

1988

1984

1980

1976

1972

1968

1964

1960

Fig. 8. Tendance évolutive des débits moyens auto

Fig. 8. Progressive trend of autumnal average fresto 2012.

Si la durée et l’intensité de l’étiagesont très prononcées, il peut exister dumatériel feuillu accumulé dans les litsdes cours d’eau non emporté par lefaible courant, et conséquemment, lematériel végétal déposé sur les rivesou sur les plaines alluviales adjacentesau fleuve ne sera pas non plus amenéau système aqueux.

Ainsi, peut-on suggérer l’existenced’une accumulation de matériel végétalfluvial dans la zone de confrontationamont des eaux fluviales et marines(sections fluvio-estuariennes). Ce stoc-kage devrait être largement favorisédans cette interface, de préférence auxautres zones soumises au régime tidal,car c’est la zone qui reçoit directementles apports de l’amont, la descentevers l’aval à partir de cette zone deve-nant spécialement lente dans cesconditions hydrologiques faibles. Cessecteurs de confrontation des massesd’eau présentent le plus souvent uneturbidité très élevée avec l’apparitionde crème de vase. Leur caractèreanoxique ralentit la dégradation dumatériel foliaire susceptible de s’ydéposer, idée qui renforce le concept

0

500

1000

1500

2000

2012

2008

2004

2000

1996

Débits m

oyens autom

naux (m3.s

-1)

mnaux (Garonne+Dordonge) de 1959 à 2012.

hwater discharge (Garonne+Dordogne) from 1959

Page 14: Apport d’une étude pluridisciplinaire des débris végétaux

14 A. Fuentes-Cid et al.

Fig. 9. Schéma conceptuel du transport des débris végétaux dans l’estuaire.

Fig. 9. Conceptual illustration of the vegetal debris transport in the estuary.

Page 15: Apport d’une étude pluridisciplinaire des débris végétaux

Apport d’une étude pluridisciplinaire des débris végétaux dans l’estuaire de la Gironde 15

d’accumulation possible tout au longdes sections fluviales.

b) Débits fluviaux moyens

Quand les débits fluviaux, lors de lapériode automne/hiver, sont comprisentre 400 et 1200 m3.s-1, la descente dumatériel foliaire, dont celui temporaire-ment déposé dans le lit des fleuves, estassez efficace jusqu’à l’arrivée dans lazone de balancement de marée. Lesmesures de concentration en débrisvégétaux relevées par le suivi mensueldans l’estuaire central (Fuentes-Cidet al., 2014) confirment cette arrivéedes débris végétaux. Au niveau duPK 30 (à l’aval du Bec d’Ambés), laconcentration de fraction végétale estdétectable (généralement entre 0,1 et1,6 g.m3) et d’un ordre de grandeursupérieur à celle mesurée 20 km enaval (aux environs du CNPE), où elleest souvent négligeable (entre 0,01 et0,1 g.m3) (Fuentes-Cid et al., 2014).Ceci témoigne de la proximité dessources de débris végétaux en amont.

L’hypothèse, proposée pour expli-quer ces faits, est l’interaction probabledu matériel foliaire avec l’hydrologieet les matières en suspension (MES),de nature cohésive, dans l’estuaireamont. Une fois le matériel soumis auxcourants tidaux, il connaît des cyclesde dépôt et de remise en suspension,similaires à ceux des MES. La coexis-tence des débris végétaux et des MESpeut alors compromettre la dynamiquepropre du matériel végétal, en rendantplus difficile sa remise en suspension.En conséquence, ce phénomène apour effet de prolonger son temps depersistance dans le système.

Cette situation type « débitsmoyens » représente le cas de

distribution des débris végétaux leplus fréquemment observé lors decette étude (2011-2013).

c) Débits fluviaux forts à très forts

Les débits fluviaux forts ou très forts(> 1200 m.s-1), en hiver ou début deprintemps, permettent l’arrivée et laprésence des débris végétaux dansl’estuaire central, voire aval. L’intensitédes débits fluviaux régit strictement letemps de transit depuis l’amont etl’importance des concentrations dedébris végétaux dans l’estuaire.

Le suivi mensuel a permis d’obser-ver l’augmentation des concentrationsen débris végétaux qu’une crue peutinduire dans les eaux de l’estuaire cen-tral. Dans la zone près du CNPE, lesconcentrations ont augmenté de l’ordrede 10 fois par rapport aux donnéesrecueillies avec des débits fluviauxfaibles. Contrairement au postulat dedépart, cet accroissement est plus pro-noncé aux alentours du CNPE (×10)que dans la zone de confluence de laGaronne et la Dordogne (×6) (Fuenteset al., 2014). L’explication en seraitl’accroissement de l’efficacité dumécanisme de transport depuisl’amont jusqu’à l’estuaire central aumoins. De manière « métaphorique »,une crue pourrait donc être considéréecomme « un pont » qui lie les partiesamont et aval de l’estuaire, permettantune évacuation en continu. Enabsence de crue, cette communicationest bloquée, du fait du fonctionnementhydrodynamique de l’estuaire soumis àl’influence de la marée.

De par la comparaison des caracté-ristiques biogéochimiques des col-lectes avant et après la crue, le maté-riel végétal post-crue dans l’estuaire

Page 16: Apport d’une étude pluridisciplinaire des débris végétaux

16 A. Fuentes-Cid et al.

central témoigne d’un niveau de dégra-dation moindre (Fig. 5) avec des débrisde taille supérieure à 3 mm, c’est-à-dire supérieure à la maille des tam-bours de filtration (Fuentes-Cid et al.,2014). Ces résultats confortent l’idéed’un transport relativement rapide etdirect des débris végétaux depuis lesbassins versants, sans étapes dedépôts estuariens intermédiaires.

3 PHÉNOMÈNES DE COLMATAGEAU CNPE DU BLAYAIS

3.1 Dynamique de la présencedes débris végétauxdans les tambours de filtration

Les prises d’eau du CNPE servant àaspirer l’eau nécessaire pour satisfaireles besoins du circuit de refroidisse-ment sont situées dans la colonned’eau à environ trois mètres de profon-deur. Habituellement, dans un contextehydrologique moyen, l’eau dans cettezone présente une quantité de débrisvégétaux très faible, voire inexistante.Cependant, deux paramètres peuventmodifier la quantité des débris végé-taux présents dans les eaux et leurqualité : une crue provenant des bas-sins versants, vecteur d’apport et detransport de ce matériel végétal, ou laremise en suspension des débris végé-taux éventuellement déposés sur lesfonds, phénomène favorisé principale-ment par les courants tidaux (cyclelunaire semi-diurne ou bimensuel) oupar l’action du vent.

Quant aux cycles de flot et jusantsemi-diurnes auxquels les eauxestuariennes sont soumises quoti-diennement, la figure 10 illustre les

concentrations relevées sur les tam-bours de filtration : les quantités les plusélevées de débris végétaux sont mesu-rées à mi-jusant et à mi-flot, et les plusbasses à pleine et basse mer. D’unepart, cette tendance est similaire à celledes MES enregistrée par le réseauMAGEST (Etcheber et al., 2011), et,d’autre part, elle est cohérente avecl’occurrence des passages en grandevitesse (GV)des tambours filtrantsdansla période comprise entre 3 et 1 heureavant la basse mer (Fig. 11).

La vitesse des courants de maréeest soumise à des modulations par lecycle lunaire bimensuel, auquel sesuperpose le cycle de marée semi-diurne. L’augmentation des coeffi-cients de marée peut induire unaccroissement direct (jusqu’à 4 foissupérieur) de la concentration dedébris végétaux présents dans lacolonne d’eau (Fuentes-Cid, 2014).

012345

g.m

-3

PM MJ BM MF

Fig. 10. Concentration (en poids sec) des débrisvégétaux prélevés dans les eaux de lavage destambours lors d'un cycle de marée semi-diurne(PM : pleine mer ; MJ : mi-jusant ; BM : bassemer ; MF : mi-flot). Données du 24 janvier2011 ; coefficient de marée : 93.

Fig. 10. Vegetal debris concentration (dry mass)from the rotating drums washing water during asemidiurnal tide (PM: high tide; MJ: mid-ebb;BM: low tide; MF: mid-flood). Data of 24thJanuary 2011; tidal coefficient: 93.

Page 17: Apport d’une étude pluridisciplinaire des débris végétaux

Apport d’une étude pluridisciplinaire des débris végétaux dans l’estuaire de la Gironde 17

3.2 Importance de la quantitéetdelaqualitédelafractionvégétale :suivi de l’évènement de colmatagede 2013 (arrêt de pompe)

La période à risque de colmatagesde l’année 2013 (janvier-avril) a étéanalysée à travers la mise en relationdes évènements de colmatage et lesmesures de concentration de débrisvégétaux dans les eaux estuariennes,ainsi que dans les eaux de lavage destambours de filtration du CNPE duBlayais.

L’enregistrement des passages engrande vitesse des tambours rotatifs defiltration est cohérent avec la présenceaccrue de débris végétaux détectésdans l’estuaire (fractions 1-3 mm et 3-5 mm), dans les eaux de surface ou defond (Fuentes-Cid et al., 2014). Lafigure 12 montre que la crue favorise laprésence de débris végétaux dansl’estuaire central, qui entraîne deschangements dans la vitesse de rota-tion des tambours de filtration du

Fig. 11. Répartition des déclenchements de pompe

Fig. 11. Distribution of the pumps shut down throug

CNPE (A), mais avec un effet retardépar rapport à la crue. En 2013, cedéphasage de temps a représenté prèsde deux mois, et celui-ci est cohérentavec, d’une part, la relation déjà évo-quée dans les travaux de Fuentes-Cidet al. (2012) et, d’autre part, les résul-tats obtenus récemment (Fuentes-Cid,2014) : plus la crue est forte, plus letemps d’arrivée du matériel végétalau CNPE est court (Fig. 13). Lecontexte crue-colmatage de l’année2013 constitue le décalage temporelobservé (entre une crue et un colma-tage au CNPE) le plus long (2 moispour une crue de 4000 m3.s-1), alorsque le cas le plus rapide s’est produitlors de la crue de 2009 (17 jours pourune crue de 6000 m3.s-1).

Les filtres rotatifs du CNPE accélè-rent leur vitesse de rotation suite àl’impact de la crue (Fig. 12). Entre lapériode qui précède et qui suit l’aug-mentation des débits fluviaux, il existeun changement très prononcé de lavitesse de rotation, dite alors « grande

s dans le cycle de marée entre 1982 et 2012.

h a semidiurnal tidal cycle from 1982 to 2012.

Page 18: Apport d’une étude pluridisciplinaire des débris végétaux

18 A. Fuentes-Cid et al.

1/1

11/1

21/1

31/1

10/2

20/2

2/3

12/3

22/3

1/4

11/4

21/4

1/5

0204080100

120

Crue

Concentration (g/m3)

de débris végétaux dans les eaux de lavage

3h

avan

t BM

2h

avan

t BM

1h

avan

t BM

0306090120

Arr

êt

de

pom

pe

Crue

Temps (heures/jour) en mode de rotation GV

des 8 tambours de filtration du CNPE du Blayais

A

B

Fig

.12

.(A

)E

nreg

istr

emen

ten

cont

inu

dute

mps

dero

tatio

ncu

mul

éen

«m

ode

gran

devi

tess

des

8ta

mbo

urs

filtr

ants

,en

tre

janv

ier

etav

rilde

2013

.(B

)C

once

ntra

tion

dedé

bris

végé

taux

dans

les

eaux

dela

vage

duta

mbo

urde

filtr

atio

ndu

CN

PE

lors

dela

mêm

epé

riode

(janv

ier-

avril

2013

),qu

and

lefo

nctio

nnem

ent

dusy

stèm

ede

filtr

atio

na

été

pert

urbé

suite

àun

ecr

ue.

L’éc

hant

illon

nage

(14

janv

ier

;11

-14

et26

févr

ier

;13

et28

mar

s,11

et25

avril

)co

ïnci

deav

ecle

sfo

rts

coef

ficie

nts

dem

arée

(ent

re94

et10

5).

Fig

.12

.(A

)D

ata

reco

rdin

gth

eac

cum

ulat

edtim

eof

the

“hig

hve

loci

tym

ode”

ofth

e8

rota

ting

drum

s,be

twee

nJa

nuar

yan

dA

pril

2013

.(B

)V

eget

alde

bris

conc

entr

atio

nin

the

rota

ting

drum

lava

gew

ater

ofth

eN

ucle

arP

ower

Pla

ntdu

ring

the

sam

epe

riod

(Jan

uary

-Apr

il20

13),

whe

nth

efu

nctio

ning

ofth

efil

trat

ion

syst

emha

sbe

enpe

rtur

bed

afte

ra

flood

.S

ampl

ing

was

carr

ied

out

durin

gsp

ring

tides

(14

Janu

ary;

11-1

4an

d26

Feb

ruar

y;13

and

28M

arch

;11

and

25A

pril)

.

Page 19: Apport d’une étude pluridisciplinaire des débris végétaux

Apport d’une étude pluridisciplinaire des débris végétaux dans l’estuaire de la Gironde 19

vitesse (GV) ». Cette figure 12 montreaussi un arrêt de pompe survenu auCNPE du Blayais le 23 mars. À cemoment-là, la quantité maximale dedébris végétaux mesurés dans leseaux de lavage des filtres rotatifs(Fig. 12) n’a pas révélé, contrairementau postulat de départ, des valeursaussi élevées que celles observées unmois avant (le 26 février). Pour cetteraison, il faut évoquer la qualité dumatériel végétal feuillu comme para-mètre régulant les phénomènes decolmatage. En effet, l’efficacité duprocessus d’évacuation des débrisvégétaux à travers le système de net-toyage est dépendante de l’état struc-turel des débris et de leur pouvoircolmatant.

Sur 4 des 7 campagnes menées en2013, la concentration maximale desdébris végétaux dans les eaux delavage des tambours de filtration estconstatée 3 heures avant la basse mer

Fig. 13. Temps (jour) entre l’occurrence d’une cruesystème de filtration du CNPE du Blayais en fonctiorépartition des décalages temporels entre la date dde Fuentes-Cid (2014).

Fig. 13. Time (day) between a flood in the Girondfiltration system of the Blayais Nuclear Power Placover the temporal gap between the flood peakFuentes-Cid (2014).

(Fig. 12). Cette tendance, considéréecomme la tendance « normale »,rejoint le comportement vu à l’échelledu cycle de marée semi-diurne : lesconcentrations maximales de MES(Etcheber et al., 2011) et/ou de débrisvégétaux dans la colonne d’eau sontobservées à mi- marée (Fig. 10). Parcontre, trois exceptions à la tendancenormale ont été notées et ces trois casd’« altération de tendance » ont étéobservés simultanément à de fortesperturbations dans les tambours (pas-sages GV) : mi-mars, fin mars et mi-avril (Fig. 12). Ce fait s’explique par lasaturation évidente du tambour filtrantface à l’arrivée du matériel végétal col-matant. Cette fraction « collée » à lamaille filtrante n’est pas évacuée, defaçon efficace, du tambour au fur et àmesure de son arrivée. En consé-quence, ces débris végétaux restentun temps plus ou moins long encontact avec les tambours de filtration

en Gironde et un évènement de colmatage dans len des débits. Les courbes donnent l’enveloppe de

u pic de crue et l’observation de colmatage. Extrait

e watershed and the blockage intake event in thent as a function of water discharges. The curvesand the blockage intake event. Extracted from

Page 20: Apport d’une étude pluridisciplinaire des débris végétaux

20 A. Fuentes-Cid et al.

avant d’être évacués. Ce fait peutaffecter le passage des eaux vers lespompes du système de refroidisse-ment. L’augmentation des concentra-tions de débris végétaux dans les eauxde lavage du tambour filtrant est alorsdécalée de 1 ou 2 heures par rapportaux entrées, comme il a été constaté.

L’examen de l’historique du mo-ment d’occurrence des passages GV(Fig. 12) montre que le pic de pas-sages GV de mi-mars, période où l’ar-rêt de pompes a eu lieu, coïncide avecl’altération de tendance repérée aumême moment (Fig. 12).

Cette analyse met donc en évi-dence la sensibilité des tambours fil-trants, face à la quantité et à la qualitéde matériel végétal présent dans leseaux. Cependant, la biomasse, seule,des débris végétaux qui s’accumulentsur la surface filtrante des tamboursn’est pas suffisante pour expliquer lescolmatages comme le montrent lesconcentrations des débris végétaux auCNPE mises en regard avec l’histo-rique des vitesses de rotation destambours. En cohérence avec le méca-nisme de transport décrit précédem-ment, les colmatages sont dus à desdébris de matériel foliaire déplacés par« flux pulsé », dont l’état de dégrada-tion est relativement moins avancé quecelui des débris présents habituelle-ment dans la zone des prises d’eau, etde taille (> 3 mm) susceptible decolmater les tambours de filtration(maille : 3 mm).

4 Conclusions et perspectives

Ce travail valide l’hypothèse que ladynamique d’apports et de transport

des débris végétaux dans l’estuaire dela Gironde suit un comportement detype « flux pulsé », fortement tributairedes débits fluviaux. Les zones considé-rées comme émettrices de débrisvégétaux doivent être circonscritesmajoritairement dans les sectionsmoyennes des bassins versants de laGaronne et de la Dordogne, zonescaractérisées par des boisements flu-viaux denses et des sections sensiblesà la montée des débits fluviaux.

Les projections hydro-climatolo-giques pour la Région Aquitaine confir-ment une tendance à la baisse desdébits fluviaux, déjà observée lors desdeux dernières décennies (Etcheberet al., 2013) (Fig. 8). Si les débits flu-viaux, vecteurs majeurs d’apport et detransport de matériel foliaire depuisleurs sources, tendent à diminuer lorsde la saison automnale, la probabilitéque les litières à l’automne restent dansles zones ripariennes et dans des brasdéconnectés du cours d’eau principalsera plus élevée. Au lieu d’apportsdiffus sur plusieurs semaines, ce maté-riel serait alors remobilisé en périodede crues et lorsque le lit majeur estinondé. La conséquence serait alorsl’existence de crues charriant des fluxde débris végétaux encore plus pro-noncés, capables de transiter directe-ment jusqu’à l’estuaire central. Cetteévolution possible doit être prise encompte, car elle conduirait à desrisques accrus pour le fonctionnementdu CNPE, même à des débits inférieursà 4000 m3.s-1.

De plus, la baisse des débits a uneincidence sur la remontée du bouchonvaseux vers les sections fluviales. Lestendances actuelles y indiquent uneoccurrence plus longue des fortes

Page 21: Apport d’une étude pluridisciplinaire des débris végétaux

Apport d’une étude pluridisciplinaire des débris végétaux dans l’estuaire de la Gironde 21

concentrations de MES. Les implica-tions sur le transport des débris végé-taux devraient donc favoriser unblocage de matériel végétal dans lessections amont. Ceci pourrait consti-tuer une zone de piégeage de ce maté-riel, qui se dégraderait alors de façonlente, s’il y a enfouissement dans de lacrème de vase, et qui pourrait êtreensuite remobilisé à la fin des périodesd’étiage, lors d’augmentation notabledes débits fluviaux.

Trois types de perspectives sontenvisagés pour continuer à améliorerla compréhension de la dynamique desdébris végétaux dans le système flu-vio-estuarien de la Gironde et lesimpacts sur le CNPE.

La prise en compte du réseau deretenues et de barrage (essentielle-ment sur la Dordogne) permettraitd’estimer leurs impacts sur la bio-masse et la temporalité des concentra-tions en débris végétaux. Cetteapproche permettrait d’étayer l’hypo-thèse du transport « flux-pulsé ».Actuellement, les accumulations desdébris végétaux en amont des bar-rages restent largement inconnues, etl’estimation de leur contribution (à tra-vers des campagnes de carottage, parexemple) au flux total susceptibled’être transféré vers l’aval permettraitde mieux relativiser son importance,lors des phases de crue plus spéciale-ment. De plus, cerner les contributionsrelatives en débris végétaux des deuxfleuves Garonne et Dordogne pourraitêtre entrepris, soit directement à tra-vers la mise au point des méthodolo-gies classiques d’échantillonnagepermettant leur quantification, soit àtravers l’application d’un marqueur/tra-ceur capable de spécifier l’origine du

matériel qui arrive aux tambours fil-trants du CNPE.

La seconde approche concerne laprédiction des arrivées massives deSar au CNPE. L’utilisation par desapproches statistiques, des échellesde temps et d’espace associées à ladynamique du matériel végétal et dubouchon vaseux, de l’intensité desdébits fluviaux, ainsi que les donnéesrelatives aux perturbations des tam-bours filtrant, permettrait la mise enplace de campagnes de prélève-ments en pleine eau pour améliorer lesystème de prévision de risque decolmatage.

La troisième approche concerne lamodélisation numérique du transportdu Sar à l’échelle de l’estuaire poursimuler les déplacements des débrisvégétaux. Pour cela, il est nécessairede connaître les caractéristiques phy-siques des débris afin d’en déduire leurdynamique de transport : vitesse dechute, de remise en suspension … Cetype d’outil offrirait la possibilité detester les hypothèses de transport etde cibler des zones d’accumulation (sielles existent), avec à terme, unmodèle prenant en compte l’origine, letransport et la dégradation des débrisvégétaux.

RÉFÉRENCESBIBLIOGRAPHIQUES

Abelho M., 2001. From Litterfall toBreakdown in Streams: A Review. TheScientific World 1 : 656-680.

Batalla R.J. & Vericat D., 2009. Hydrologicaland sediment transport dynamics offlushing flows: implications for manage-ment in large Mediterranean Rivers.

Page 22: Apport d’une étude pluridisciplinaire des débris végétaux

22 A. Fuentes-Cid et al.

River Research and Applications 25(3) : 297-314.

Chauvet E., 1987. Changes in the chemicalcomposition of alder, poplar and willowleaves during decomposition in a river.Hydrobiologia 148 (1) : 35-44.

David V., Sautour B., Chardy P. & LeconteM., 2005. Long-term changes of thezooplankton variability in a turbid envi-ronment: The Gironde estuary (France).Estuarine, Coastal and Shelf Science64 (2–3) : 171-184.

Etcheber H., Taillez A., Abril G., Garnier J.,Servais P., Moatar F. & Commarieu M.-V.,2007. Particulate organic carbon in theestuarine turbidity maxima of theGironde, Loire and Seine estuaries: ori-gin and lability. Hydrobiologia 588 (1) :245-259.

Etcheber H., Schmidt S., Sottolichio A.,Maneux E., Chabaux G., Escalier J.M.,Wennekes H., Derriennic H., SchmeltzM., Quéméner L., Repecaud M., Woer-ther P. & Castaing P., 2011. Monitoringwater quality in estuarine environments:lessons from the MAGEST monitoringprogram in the Gironde fluvial-estuarinesystem. Hydrol. Earth Syst. Sci. 15 (3) :831-840.

Etcheber H., Coynel A., Sauquet E. &Coupry B., 2013. Disponibilité des eauxde surface. In Le treut H., Ed., Lesimpacts du changement climatique enAquitaine. Presses Universitaires deBordeaux, 265-274.

Fuentes-Cid A., 2014. Étude pluridiscipli-naire d’une perturbation industrielledans l’estuaire de la Gironde : implica-tions du transport et de la dynamiquede dégradation des débris végétauxsur le fonctionnement de la sourcefroide du CNPE du Blayais, Thèse Univ.Bordeaux.

Fuentes-Cid A., Etcheber H., Schmidt S.,Sottolichio A., De-Oliveira E., Oggian G.& Derriennic H., 2012. Dynamique

spatio-temporelle du matériel végétalgrossier dans l’estuaire de la Gironde,Paralia, 281-288.

Fuentes-Cid A., Chauvet E., Etcheber H.,De-OliveiraE.,SottolichioA.&SchmidtS.,2013. Leaf litter degradation in highlyturbid transitional waters: preliminaryresults from litter-bag experiments in theGironde Estuary. Geodinamica Acta,1-7.

Fuentes-Cid A., Etcheber H., Schmidt S.,Abril G., De-Oliveira E., Lepage M. &Sottolichio A., 2014. Dynamics ofcoarse particulate matter in the turbi-dity maximum zone of the GirondeEstuary. Comptes Rendus Geoscience,346 : 28-36.

Gessner M.O. & Chauvet E., 2002. A casefor using litter breakdown to assessfunctional stream integrity. EcologicalApplications 12 (2) : 498-510.

Gessner M.O., Chauvet E. & Dobson M.,1999. A perspective on leaf litterbreakdown in streams. Oikos 85 (2) :377-384.

Girardin M., Lepage, M. & Gonthier P., 2004.Colmatage des tambours filtrants duCentre Nucléaire de Production Élec-trique du Blayais : Campagne demesures dans l’estuaire de la Gironde(Campagnes GIRSAR), Rapport Cema-gref- Étude n° 85 - Departement Ges-tion des Milieux Aquatiques - UnitéRessources Aquatiques Continentales,19 p.

Girardin M., Lepage M. & Gonthier P., 2006.Colmatage des tambours filtrants duCentre Nucléaire de Production Élec-trique du Blayais : Campagnes demesures dans l’estuaire de la Gironde(Campagnes GIRSAR 2006), Rapport -Etude n° 106 - Département Gestion desMilieux Aquatiques - Unité RessourcesAquatiques Continentales, 18 p.

Gómez C.M., Pérez-Blanco C.D. &Batalla R.J., 2013. Tradeoffs in river

Page 23: Apport d’une étude pluridisciplinaire des débris végétaux

Apport d’une étude pluridisciplinaire des débris végétaux dans l’estuaire de la Gironde 23

restoration: Flushing flows vs. hydro-power generation in the Lower EbroRiver, Spain. Journal of Hydrology,in press.

Grout J., Levings C. & Richardson J., 1997.Decomposition rates of purple looses-trife (Lythrum salicaria) and Lyngbyei’ssedge (Carex lyngbyei) in the FraserRiver estuary. Estuaries 20 (1) : 96-102.

Guibert A. & Lebarh R., 2008. Colmatagedes tambours filtrants du CentreNucléaire de Production Électrique duBlayais : Campagne de mesures dansl’estuaire de la Gironde (CampagneGIRSAR 2008), Rapport - DépartementGestion de Milieux Aquatiques - UnitéRessources Aquatiques Continentales,18 p.

Guibert A., Ballion B. & Bouju V., 2009. Col-matage des tambours filtrants du CentreNucléaire de Production Électrique duBlayais : Campagne de mesures dansl’estuaire de la Gironde, Rapport Cema-gref. Département Gestion des MilieuxAquatiques – Unité Ressources Aqua-tiques Continentales, 14 p.

Irigoien X. & Castel J., 1997. Light Limitationand Distribution of Chlorophyll Pigmentsin a Highly Turbid Estuary: the Gironde(SW France). Estuarine, Coastal andShelf Science 44 (4) : 507-517.

Issa R., 2010. Projet « SASHA » P10W90 :contrat de projet - Version A. RapportEDF R&D, 53 p.

Lecerf A., Risnoveanu G., Popescu C.,Gessner M.O. & Chauvet E., 2007.Decomposition of diverse litter mixturesin streams. Ecology 88 (1) : 219-227.

Lepage M., Gonthier P. & Girardin M., 2003.Colmatage des tambours filtrants duCNPE du Blayais. Campagnes demesures dans l’estuaire de la Gironde(Campagnes GIRSAR). Rapport Cema-gref – Étude n° 81 - Département Gestiondes Milieux Aquatiques – Unité Res-sources Aquatiques Continentales, 18 p.

Lepori F., Palm D. & Malmqvist B., 2005.Effects of stream restoration on ecosys-tem functioning: detritus retentivenessand decomposition. Journal of AppliedEcology 42 (2) : 228-238.

Lopes M.L., Martins P., Ricardo F.,Rodrigues A.M. & Quintino V., 2011.In situ experimental decomposition stu-dies in estuaries: A comparison ofPhragmites australis and Fucus vesicu-losus. Estuarine, Coastal and ShelfScience 92 (4) : 573-580.

Mateo M.A. & Romero J., 1996. Evaluatingseagrass leaf litter decomposition: anexperimental comparison between lit-ter-bag and oxygen-uptake methods.Journal of Experimental Marine Biologyand Ecology 202 (2) : 97-106.

Montemayor D.I., Addino M., Fanjul E.,Escapa M., Alvarez M.F., Botto F. &Iribarne O.O., 2011. Effect of dominantSpartina species on salt marsh detritusproduction in SW Atlantic estuaries.Journal of Sea Research 66 (2) : 104-110.

Naamane B., Chergui H. & Pattee E., 1999.The breakdown of leaves of poplar andholm oak in three Moroccan streams:effect of burial in the sediment. Ann.Limnol.- Int. J. Lim. 35 (04) : 263-275.

Palau A., Batalla R., Rosico E., MeseguerA. & Vericat D., 2004. Management ofwater level and design of flushing floodsfor environmental river maintenancedownstream of the Riba-roja reservoir(lower Ebro River, NE Spain), HYDRO2004 – A New Era for Hydropower.Porto, Portugal, 18–20 October 2004.

Quintino V., Sangiorgio F., Ricardo F.,Mamede R., Pires A., Freitas R.,Rodrigues A.M. & Basset A., 2009.In situ experimental study of reed leafdecomposition along a full salinity gra-dient. Estuarine, Coastal and ShelfScience 85 (3) : 497-506.

Page 24: Apport d’une étude pluridisciplinaire des débris végétaux

24 A. Fuentes-Cid et al.

SangiorgioF.,BassetA.,PinnaM.,SabettaL.,Abbiati M., Ponti M., Minocci M.,Orfanidis S., Nicolaidou A., Moncheva S.,Trayanova A., Georgescu L., Dragan S.,Beqiraj S., Koutsoubas D., Evagelopou-los A. & Reizopoulou S., 2008. Environ-mental factors affecting Phragmitesaustralis litter decomposition in Mediter-ranean and Black Sea transitionalwaters. Aquatic Conservation: Marineand Freshwater Ecosystems 18 (S1) :S16-S26.

Savoye N., David V., Morisseau F.,Etcheber H., Abril G., Billy I., Charlier K.,Oggian G., Derriennic H. & Sautour B.,2012. Origin and composition of particu-late organic matter in a macrotidal turbidestuary: The Gironde Estuary, France.Estuarine, Coastal and Shelf Science108 (0) : 16-28.

Sottolichio A., Castaing P., Etcheber H.,Maneux E., Schmeltz M. & Schmidt S.,

2011. Observations of suspendedsediment dynamics in a highly turbidmacrotidal estuary, derived from conti-nuous monitoring. Journal of CoastalResearch SI 64.

TravadeF.,2002.CNPEduBlayais.Analysedes débris colmatant les tambours fil-trants, Rapport EDF R&D LNHE HP-76/02/031/A.

Travade F. & Guerin C., 2009. Colmatagedes stations de pompage du CNPE duBlayais par les débris végétaux. Étudesin situ réalisées à la suite des évène-ments de 2003. Analyse des facteurspropices aux incidents (1996-2003),Rapport EDF R&D LNHE HP-76-2009-00383-FR, 63 p.

WANO, 2008. Nouvelles instructions deWANO, Inside WANO. The magazine ofthe World Association of Nuclear Ope-rators 16 (1) : 14-15.