mercredi 15 juillet 2015

15 juillet 2015 - Vous avez dit canicule ?

Les températures de l'air 
En ce début du mois de juillet 2015, de fortes températures ont touché une grande partie de la France. La vallée du haut-Allier n'a pas échappé à cette canicule comme en témoignent les enregistrement des deux sondes de températures de l'air localisées au bord de la rivière Allier, à Luc (Lozère) et à Chanteuges (Haute-Loire) (Fig. 1).

Figure 1 : Températures de l'air relevées au Luc (48) et à Chanteuge (43) entre le 1er et le 7 juillet 2015.
Qu'en est-il des températures de l'eau de l'Allier ?
L'exploitation des données collectées par les sondes placées sur l'Allier, entre le 28/06 et le 6/07/2015, témoigne de l'artificialisation des régimes thermiques liée au lâchers d'eau froide par le réservoir de Naussac. Cet ouvrage, avec le barrage de Villerest sur la Loire (voir le lien), a pour fonction de maintenir un débit minimal pour faire face à la nécessité de refroidissement du parc électro-nucléaire de la Loire moyenne.
  1. En amont du réservoir, les températures de l'Allier varient de 19 à 24 °C (moy 22.6°c), alors que le débit moyen journalier est très faible (1 à 1.5 m3/s à Langogne) (Fig. 2) ;
  2. Libérant un débit de l'ordre de 10-11m3/s pour soutenir l'étiage de la l'Allier et de la Loire, le réservoir de Naussac est responsable d'un très fort refroidissement des eaux du haut-Allier (exutoire de Naussac : moy 10.7°C) et d'une augmentation brutale de son débit (10 à 12 m3/s). Ces eaux froides résultent de la stratification thermique qui se produit dans les réservoirs (les eaux les plus denses - 4°C - se concentrant près du fond) et du fait que Naussac libère des eaux prélevées en profondeur. Le régime thermique (variations cyclique journalière) est quant à lui profondément désorganisé par l'artificialisation du débit ;
  3. A l'aval, la température de l'eau se réchauffe très progressivement : (1) elle est encore très faible à Saint-Etienne-du-Vigan, 5 km en aval de la restitution de Naussac (moy 12.1°C) ; (2) elle est de 15.7°C à Alleyras, à l'entrée du réservoir de Poutès, 36 km en aval de la restitution de Naussac ; (3) elle n'est en moyenne que de 19.6°C à Prades (61 km en aval de la restitution), c'est à dire très nettement plus fraîche que sur l'Allier en amont de Langogne.
Figure 2 : Artificialisation de la température de l'eau du haut-Allier en lien avec la restitution d'eau froide par le réservoir de Naussac (courbe bleue).
Le positionnement des températures moyennes de la journée du 5 juillet 2015 en fonction de la distance  à la source permet d'illustrer  la distance sur laquelle le réservoir impacte la température de l'Allier puisqu'à Prades l'écoulement n'a pas encore retrouvé sa température estivale normale (Fig. 3).

Figure 3 : Évolution amont-aval de la température de l'eau de l'Allier le 5 juillet 2015 mettant en évidence (1) le fort refroidissement lié à l'appport d'eau très froide du réservoir de  Naussac, (2) la très progressive et incomplète remontée de la température de l'eau vers l'aval (le code de couleur des stations est le même que sur la Figure 2).
Qu'en est-il des températures de l'eau dans le TCC de Poutès pendant le même épisode caniculaire ?

Le TCC est actuellement équipé de 5 thermographes enregistrant la température de l'eau et d'un thermographe dans l'air. Contrairement aux autres sites du haut-Allier où les équipements ont été désintallés, la campagne de suivi des températures va être poursuivie pendant toute la durée des opérations de restauration. Le thermographe TCC0 est situé juste sous le barrage. Le TCC4 est en amont du camping de Monistrol.

Figure 4 : Localisation des thermographes dans le TCC de Poutès (cliché IGN Géoportail). Le TCC3 a été ajouté à l'issue de la campagne de terrain de juillet 2015.
 Les données de juillet 2015 montrent que : (1) la retenue de Poutès réchauffe sensiblement la température de l'Allier (de l'ordre de +2.2°C), le débit déversé en aval du barrage étant d'environ 50% de celui entrant dans la retenue (11.5 m3/s devenant 5 m3/s) ; le débit complémentaire est détourné de l'ancien lit et turbiné à l'usine EDF de Monistrol-d'Allier ; (2) la retenue altère profondément le régime thermique tel qu'il existe à Alleyras, son amplitude étant fortement amoindrie (lâcher d'eau de surface plus tempérée) (voir Fig. 5 haut).

Figure 5 : Evolution amont-aval des températures dans le TCC de Poutès.
  •   Dans le TCC (Fig. 5 bas), les températures de TCC1 (650 mètres en aval du barrage) collent à la courbe de TCC0, montrant ainsi que la température n'a que fort peu évolué depuis le barrage. 
  • Au capteur TCC2 (2.450 km sous le barrage), la température a retrouvé une forte amplitude thermique, indiquant que les vastes mouilles que séparent les rapides jouent un rôle particulièrement important pour permettre le réchauffement de l'eau, sans pour autant que les valeurs minimales ne soient plus basses qu'à la sortie du barrage. 
  • Au capteur TCC4 (Monistrol), le régime thermique présente à la fois une plus faible variabilité thermique, mais aussi un décalage temporel et aplatissement de ses creux et pics. La question doit être approfondie, mais il s'agit là très vraisemblablement de l'effet sur la thermie des eaux des très grandes mouilles localisées dans la partie aval du TCC (augme,ntation du temps de résidence de l'eau et de sa capacité à se réchauffer). Pour tenter de mieux maîtriser ce qui se passe dans cette zone, un capteur supplémentaire (TCC3, voir Fig. 4) a été implanté dans le secteur des grandes mouilles, à l'occasion de la campagne de terrain de juillet 2015.
La figure 6 montre le réchauffement de l'eau dans la retenue de Poutès, puis dans le TCC. On note, en particulier, la plus forte amplitude thermique du capteur TCC2 par rapport aux autres capteurs, qui reste elle-aussi à expliquer.
Figure 6 : Evolution amont-aval dans le TCC de la température de l'eau. Alleyras est en amont de la retenue ; TCC0 est localisé au pied du barrage.




samedi 11 juillet 2015

6-10 juillet 2015 - Campagne hydroélecologique dans le TCC de Poutès et suivi de la qualité de l'eau dans le haut bassin de l'Allier

L'équipe de GEOLAB était sur le terrain pour la 4ème campagne hydroécologique préalablement à l'arasement partiel et à la reconfiguration de l'aménagement hydroélectrique de Poutès. Au cours de cette campagne les travaux suivants ont été réalisés :
  1. Échantillonnage des cinq stations hydroécologiques du suivi (diatomées et invertébrés benthiques) dans des conditions d'eau très froide malgré la canicule. On doit cette eau particulièrement froide au fort soutien d'étiage du barrage de Naussac qui délivre 10-11 m3/s quotidiennement pour obtenir un débit de 15 m3/s sur l'Allier à la station hydrométrique de Vic-le-Comte.
  2.  Collecte des données de température de l'eau dans le haut-bassin versant de l'Allier (une trentaine de points de mesure). Près de 14 mois de données étaient enregistrées  et plus de 300.000 valeurs de température de l'eau et de l'air ont été collectées à cette occasion. La campagne de mesure est un grand succès car seul deux thermomètres ont manqué à l'appel au moment de la collecte (l'un vandalisé, l'autre défectueux), et encore dans des situations géographiques non problématiques pour la cohérence de l'étude. Après un cycle hydrologique d'enregistrement, les thermomètres ont été enlevés. En revanche, dans le cadre de l'étude d'impact de Poutès, l'équipement du TCC a été maintenu et même renforcé (voir Fig. 4 article du 15/7/2015).
  3. Échantillonnage et mesure in situ de paramètres physico-chimiques de l'eau de l'Allier et de ses principaux affluents. Au droit de toutes les stations de mesure de la température, des échantillons d'eau ont été collectés, la température, la conductivité, le pH et l'oxygène dissous dans l'eau mesurés. La sonde BenthoTorch qui mesure la densité de chlorophylle 'a' sur les galets a été utilisée sur tout le haut-Allier (Allier et affluents) afin de quantifier si des variations spatiales du biofilm algal existent et éventuellement d'établir des liens avec la qualité de l'eau. 
Plus accessoirement, cette campagne de terrain a été  l'occasion de déranger cinq vipères, d'observer un jeune cerf balader deux chiens, et de délivrer une jeune renarde prise dans un collet.
 

samedi 27 juin 2015

22-26 juin 2015 - Les recherches sur Poutès présentées au second colloque IS-RIVERS de Lyon

GEOLAB et le projet POUTèS ont été très présents au colloque international IS-RIVERS de Lyon à l'occasion duquel une communication et un poster ont été présentés :
 
Aude Beauger1*, Jean-Luc Peiry1, Alexandre Garreau1, Olivier Voldoire1. 2015.
Benthic diatom and macroinvertebrate communities from the impacted bypass channel of Poutès, upper Allier River (France): preliminary results before the dam removal. 
Les communautés de diatomées et de macroinvertébrés benthiques provenant du chenal court-circuité de Poutès, haut Allier (France) : résultats préliminaires avant le démantèlement du barrage.

 1 Laboratoire de Géographie physique et environnementale  (GEOLAB)  -  Site web
Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, CNRS : UMR6042, Maison des Sciences de l'Homme UBP-CNRS 4, rue Ledru 63057 CLERMONT FERRAND CEDEX 1 -  France
* Auteur correspondant 

Pour lire le résumé détaillé et voir les diapositives de la communication : voir

Tatiana Ravelojaona1, Jean-Luc Peiry1*, & Franck Vautier2. 2015.
Caractérisation géomorphologique du chenal court-circuité de Poutès, haut Allier (France) : résultats préliminaires avant le démantèlement du barrage.
Geomorphic characterization of the Poutes bypass channel (upper Allier R., France): preliminary results before dam removal. 

1 Laboratoire de Géographie physique et environnementale  (GEOLAB), Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, CNRS : UMR6042, Maison des Sciences de l'Homme UBP-CNRS 4, rue Ledru 63057 CLERMONT FERRAND CEDEX 1 -  France  Site web  
2 Maison des Sciences de l'Homme de Clermont-Ferrand  (MSH Clermont). Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, CNRS : USR3550, Maison des Sciences de l'Homme 4, rue Ledru 63057 Clermont-Ferrand cedex 1 -  France Site web
* Auteur correspondant 
 
Pour voir le poster et lire le résumé détaillé des résultats :  voir

jeudi 6 novembre 2014

6 novembre 2014 - Communication invitée sur l'hydrogéomorphologie du TCC aux Rencontres Migrateurs 2014 (5-6 novembre 2014, Poitiers)

L'équipe fait une présentation orale aux Rencontres Migrateurs de Poitiers, le 6 septembre 2014. La communication,  centrée sur l'analyse du fonctionnement hydrogéomorphologique du TCC, présente les premiers résultats et les objectifs des études à venir en prévision de la restauration des transports solides liée à l'arasement partiel du barrage.

vendredi 5 septembre 2014

1er au 5 septembre 2014 - Troisième campagne hydroécologique dans le TCC de Poutès

La campagne de septembre 2013 s'est déroulée dans des conditions météorologiques bien meilleure que celle de fin de printemps (hydrologie stable et très beau temps). En plus de l'échantillonnage des diatomées et des macro-invertébrés benthiques sur les 5 stations sélectionnées, deux tâches supplémentaires ont été conduites : 
1. Les faciès hydrauliques des stations ont été cartographiés au DGPS pour les conditions de débit réservé du TCC et pour les conditions de faible débit dans les zones situées hors de l'influence de l'aménagement de Poutès.
2. Les densités du biofilm benthique (chlorophylle a) ont été mesurées in situ à l'aide d'une sonde BenthoTorch BBE. Plus de 300 mesures ont été faites sur 11 stations incluant les 5 sites faisant l'objet du suivi hydrécologique. L'échantillonnage a été conduit de façon à essayer de déterminer l'incidence du type de faciès hydraulique sur la densité du biofilm et sa composition, la sonde BBE discriminant lors des mesures les cyanobactéries, les diatomées et les algues brunes. Un petit film présentant la manip est en cours de montage et sera ajouté à cet article dès qu'il aura été terminé.

vendredi 11 juillet 2014

7 au 10 juillet 2014 - Seconde campagne hydroécologique dans le TCC de Poutès

La seconde campagne hydroécologique ayant pour but de dresser l'état de référence avant arasement du barrage de Poutès a été conduite dans des conditions météorologiques particulièrement mauvaises. En effet, la météo ressemblait plus à celle d'un mois d'avril que d'un début d'été (10°C). La pluie, omniprésente pendant toute la durée de la campagne et pendant le w.e. qui l'a précédée a engendré des débits anormalement élevés pour la saison, et des conditions de travail particulièrement rudes pour les 6 personnels de GEOLAB engagés dans les opérations de terrain.

Trois types d'actions ont été conduites :
  1. Les échantillons hydrobiologiques (macroinvertébrés et diatomées benthiques) ont été collectés sur les 5 stations prévues. Trois sont situées dans le TCC en aval du barrage soumis au débit réservé de 4-5 m3/s, leur positionnement suivant un gradient d'impact géomorphologique décroissant (fort en amont, faible en position intermédiaire, nul sur le site aval) ; deux de ces stations sont très difficiles d'accès. Deux stations sont situées en dehors de l'emprise de l'ouvrage (amont et aval du barrage) dans des milieux a priori très peu perturbés et servent donc de point de référence.
  2. Une campagne de mesure in situ de la densité des cyanobactéries, algues vertes et diatomées couvrant les blocs et galets du chenal a été réalisée dans la perspective d'un mémoire d'étudiant du Master Géoenvironnement de l'Université Blaise Pascal. Plus de 200 mesures ont été faites sur 11 stations à écoulement rapide (seuils et rapides), en intégrant notamment la diversité des faciès géomorphologiques et hydrauliques (plats courants, radiers, rapides) et la distribution géographique des unités géomorphologiques. Là encore, les mesures ont porté sur des site localisés dans et hors du TCC de Poutès.
  3. Les stations de mesure hydrobiologiques du TCC sont localisées au droit de bancs formés de blocs et galets couverts d'une dense végétation arbustive et arborée. Cette végétation soumise à de très forte contraintes hydrodynamique est très fortement marquée par les écoulements de crue. Un des objectifs de l'étude est de caractériser cette végétation et de déterminer comment elle influence/perturbe le transit et l'érosion/sédimentation de la charge alluvionnaire grossière (blocs et galets), ainsi que la distribution de l'énergie cinétique sur les bancs. Se pose aussi la question de l'incidence de cette végétation sur la sédimentation des sables aujourd'hui piégée dans la retenue de Poutès, et de la résilience du système (capacité des futures crues à "nettoyer" le TCC de cette végétation, notamment si les sables sont piégés et renforcent la cohésion des bancs végétalisés). La campagne de terrain de juillet a permis de mettre en place la méthodologie qui sera conduite pour caractériser la végétation des bancs du TCC.
Localisation des 5 stations hydrobiologiques et des point d'échantillonnage sur les deux stations amont du TCC (13 points sur les différents faciès du seuil-rapide, 3 points dans la mouille).





















Coupes en long et en en travers du chenal du TCC issue de l'imagerie LIDAR (proche du P3TCC). Elle présente la structure de la végétation alluviale bordant le chenal. L'image est tellement détaillée qu'elle permet de reconnaître certaines essence et d'identifier les accidents d'orientation de certains arbres bousculées par les crues. On voit également sur la coupe longitudinale l'impact des crues qui couchent les arbres en tête de banc (flèche verte), permettant ainsi de reconstituer la chronologie de l'évolution de la couverture végétale.


Dense végétation alluviale couvrant les bancs du TCC (site P3TCC). Remarquer la morphologie spécifique des arbres très fortement affectés par l'hydrodynamique des crues et les transports solides (blocs et galets). Les arbres sont tordus voire étêtés et de nombreux rejets verticaux se produisent sur les débris ligneux. Les racines, apparentes dans les zones d'érosion (chenal de crue), sont très endommagées par le charriage des blocs et galets.

mercredi 21 mai 2014

19 au 21 mai 2014 - Seconde campagne de mesure de la qualité de l'eau du haut bassin de l'Allier et mise en place d'un réseau de thermographes enregistrant la température de l'eau

La campagne de terrain de mai 2014 a été consacrée d'une part à poursuivre l'échantillonnage des stations de qualité de l'eau identifiées en septembre 2013, d'autre part à implanter une trentaine de thermographes enregistreurs mis à notre disposition par EDF. Ces thermographes mesurent à un pas horaire la température de l'eau de l'Allier et de ses affluents. Quatre thermographes supplémentaires ont été implantés en bordure du chenal de l'Allier et mesurent la température de l'air de façon à déterminer l'influence thermique du gradient d'altitude de la zone d'étude.

Un nouvel équipement récemment acquis par le laboratoire (sonde bbe BenthoTorch) a également été testé sur les sites d'étude. Il mesure la concentration [µg chl-a/cm2] du biofilm algal se développant sur les blocs et galets composant le fond du chenal (c'est ce biofilm qui rend le milieu particulièrement glissant pour celui qui s'y aventure). L'objectif est ici de tenter de relier les paramètres de la qualité de l'eau à la production de cyanobactéries, d'algues vertes et de diatomées. Lors de cette phase de test, des mesures ont été effectuées sur chaque station où les prélèvements d'eau ont été faits en faisant varier plusieurs paramètres tels le faciès hydraulique, la vitesse et la profondeur de l'eau, la nature et rugosité du substrat (basaltes, granites, gneiss...).

Le traitement en laboratoire des données est en cours.

Mise en place d'un capteur de température dans le TCC au pied du barrage. Trois autres capteurs ont également été répartis le long du linéaire du TCC jusqu'à Monistrol-d'Allier. Ils enregistrent la température de l'eau au pas de temps horaire (24 mesures sont stockées quotidiennement).


Mesure de qualité de l'eau dans un affluent de l'Allier. En plus de prélèvements d'eau et de mesures in-situ des propriétés physicochimiques de l'eau, l'équipe a expérimenté une sonde "bbe BenthoTorch" qui mesure la quantité de chlorophylle a (µg/cm2) présente sur les galets et blocs pavant le fond du chenal. La mesure distingue notamment la part respective des diatomées, des algues vertes et des cyanobactéries dans la valeur totale mesurée. Ce sont ces algues qui en se développant forment un biofilm extrêmement glissant sur le fond des cours d'eau. L'un des objectifs de ce travail est de mettre en relation les indicateurs de qualité de l'eau et la production du biofilm algal.

Installation d'un capteur et enregistreur de température sur un affluent de l'Allier. Au total, plus de trente enregistreurs identiques à celui-ci ont été positionnés dans l'Allier et sur ses affluents, dans l'eau et dans l'air pour 5 d'entre-eux. La zone d'implantation couvre toute la haute vallée de l'Allier, entre le village de Luc et Chanteuges.