Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

See discussions, stats, and author profiles for this publication at: https://ww

See discussions, stats, and author profiles for this publication at: https://www.researchgate.net/publication/279697907 Comment gérer la stratiﬁcation thermique dans les réserves d'eau Article · March 2015 DOI: 10.4267/dechets-sciences-techniques.1300 CITATIONS 0 READS 269 5 authors, including: Some of the authors of this publication are also working on these related projects: COVID-19 Articles and Data Open Consortium-Get acquainted (gain, obtain) with present-day techniques that came from Quidditch 19 View project gestion et managment des ressorces en eau - Water managment View project A. Kettab Université de Bouira 347 PUBLICATIONS 376 CITATIONS SEE PROFILE Molka Gafsi University of Padova 7 PUBLICATIONS 18 CITATIONS SEE PROFILE S. Benmamar National Polytechnic School of Algiers 100 PUBLICATIONS 50 CITATIONS SEE PROFILE D. Naoual Bennaçar London 16 PUBLICATIONS 6 CITATIONS SEE PROFILE All content following this page was uploaded by D. Naoual Bennaçar on 06 January 2016. The user has requested enhancement of the downloaded file. 35 DÉCHETS - REVUE FRANCOPHONE D’ÉCOLOGIE INDUSTRIELLE - N° 53 - 1er TRIMESTRE 2009 - REPRODUCTION INTERDITE Résumé La stratification thermique des lacs et réservoirs peut conduire à une perte d’oxygène dans l’hypolimnion, ce qui peut avoir des impacts négatifs sur la faune aquatique et la qualité de l’eau à l’aval des réservoirs alimentant des ouvrages hydroélectriques. La restauration par déstratifica- tion est adaptée pour des lacs ou réservoirs de faibles profondeurs ayant des exploitations destinées à l’alimen- tation ou l’irrigation. L’aération hypolimnétique peut être préférée à la déstratification car elle permet l’oxygènation des eaux en préservant la stratification thermique, favora- ble à la faune et à la qualité des eaux. Si la déstratification peut être plus adaptée par temps froid et pour des lacs ou réservoirs de faibles profondeurs et pour des exploita- tions destinées exclusivement à l’alimentation ou l’irriga- tion, l’aération hypolimnétique, en maintenant la stratifica- tion thermique, permet de créer un climat convenable pour la faune aquatique, et assure une température favo- rable pour la qualité de l’eau. Mots clés : eutrophisation, aération, oxygène dissous, stra- tification thermique, techniques de restauration, pollution. 1. Introduction La stratification thermique des lacs et réservoirs peut entraîner une perte d’oxygène dans l’hypolimnion et des impacts négatifs sur les poissons des eaux froides, l’eau d’alimentation et la qualité de l’eau à l’aval des réservoirs alimentant des ouvrages hydroélectriques [1, 2]. L’aération artificielle des lacs des eaux dépourvues d’oxygène est l’une des méthodes de restauration les plus employées [3, 4, 5] en raison son faible coût et de la facilité des techno- logies mises en œuvre. La pratique de l’aération hypolim- nétique consiste à introduire de l’oxygène dans l’hypolim- nion sans distribution du gradient de température. Cette technique peut être particulièrement adaptée pour amé- liorer la répartition de l’oxygène dans les réservoirs d’eaux destinées à la consommation et assurer leur qualité. 2. L’aération par le système de déstratification L’aération par déstratification est décrite par Scott et Foley en 1919. Cette technique est plus fréquemment conduite par injection de l’air à travers un seul diffuseur, lié à un compresseur [6]. En plus de l’injection de l’air, d’autres techniques incluent une circulation forcée de l’eau par pompage du fond du lac vers la surface et de surface vers le fond [6]. La figure 1 représente les valeurs de la concentration d’oxygène et de la température du réservoir d’El Capitan (San Diego, USA) avant et durant la déstratification artifi- cielle. Ces valeurs sont prises pour la période mi-août pour chaque année ; le lac n’a pas été aéré durant l’année 1964, il l’a été en juin 1965 et en mars 1966 [6]. Figure 1 : Evolution de l’oxygène dissous et de la température avant et durant la déstratification artificielle du réservoir d’El Capitan [6] 3. L’aération hypolimnétique L’hypolimnion est la couche thermique la plus profonde d’un lac ou d’une mer fermée, toujours froide et à tempé- rature peu variable ; elle est située selon la saison en des- Comment gérer la stratification thermique dans les réserves d’eau A. Kettab1 - M. Gafsi2 - S. Benmamar1 - R. Kettab1 – N. Bennaçar1, 3 1. Laboratoire de recherches en sciences de l’eau - LRS-EAU/ENP - Ecole nationale polytechnique, El Harrach, avenue Hassen Bad - Alger 2. Laboratoire de recherches de génie civil - LRGC - Equipe de recherches en ressources hydriques, Université Ammar Telidji de Laghouat (m.gafsi@mail.lagh-univ.dz or msgafsi@yahoo.fr) 3. Docteur de l’Université de Nice-Sophia Antipolis (France) - Centre d’étude et de recherches sur le droit des activités maritimes et de l’environnement - 23, Huxley Road, Leyton, E10 5QT, London Pour toute correspondance : lrs-eau@netcourrier.com sous de 15 à 30 m de profondeur. L’épilimnion est la cou- che d’eau plus chaude et moins dense située au-dessus de l’hypolimnion. C’est la couche thermique la plus biopro- ductive. Son épaisseur varie selon la saison et la profon- deur du lac. Elle mesure souvent de 15 à 30 m d’épais- seur. La pratique de l’aération hypolimnétique consiste à introduire de l’oxygène seulement dans l’hypolimnion sans distribution du gradient de température. Cette technique est particulièrement adaptée pour améliorer la répartition de l’oxygène dans les réservoirs des eaux potables quand l’étendue de l’hypolimnion est supérieure à 10 m et le volume de l’épilimnion et supérieur au double de celui de l’hypolimnion [7, 8, 9]. La figure 2 représente les valeurs de l’oxygène et de la température au lac Waccabuc (San Diego, USA), avant et durant l’aération hypolimnétique. Ce lac n’est pas aéré durant l’année 1972, l’aération commence au début de juillet 1973. Les concentrations d’oxygène augmentent de 0 à plus de 4 mg/1, tandis que les températures n’ont pas beaucoup changé [6]. Figure 2 - Valeurs de l’oxygène et de la température avant et durant l’aération hypolimnétique au lac Waccabuc [6] La figure 3 représente les schémas de trois techniques uti- lisées pour l’aération hypolimnétique [10] : A : aérateur par « élévation » d’air (air lift) B : injection par « panache de bulles » (bubble plume) C : oxygénateur « Speece Cone », par injection d’oxy- gène pur L’oxygène pur est utilisé dans le Speece Cone. L’air est uti- lisé dans les aérateurs par élévation d’air (air lift). Les injec- teurs de panache de bulles utilisent l’oxygène ou l’air [10]. L’oxygène pur est utilisé pour l’oxygénation hypolimnéti- que pour empêcher l’accumulation d’azote, toxique pour la faune aquatique [11, 12]. 4. Conclusions L’injection d’air augmente la turbulence dans l’hypolimnion et peut par conséquent améliorer la répartition de l’oxy- gène après une déstratification accidentelle [13]. L’aération hypolimnétique peut être préférée à la déstra- tification dans la gestion de la ressource halieutique et dans la gestion des eaux domestiques et industrielles, car il a été observé que le mélange des eaux peut promou- voir une croissance algale [6, 14]. Par contre, si les élé- ments nutritifs (azote et phosphore) ne sont pas transpor- tés à l’épilimnion où ils peuvent stimuler la croissance algale, on peut préserver un habitat d’eau froide pour la faune [15]. L’avantage de l’aération hypolimnétique est alors la possibilité de réapprovisionner l’oxygène dissous tout en préservant la stratification thermique [16, 17]. La destratification n’est pas recommandée dans les pério- des chaudes de l’année, car elle entraîne une déstratifica- tion thermique qui conduit à des effets négatifs sur la faune et sur la qualité de l’eau d’alimentation. Par contre, l’aération hypolimnétique, en maintenant la stratification thermique, permet de créer un climat convenable pour les poissons des eaux froides, et assure une température adé- quate pour l’eau de consommation. La restauration par déstratification peut être plus adaptée par temps froid et pour des lacs ou réservoirs de faibles profondeurs pour des exploitations destinées exclusive- ment à l’alimentation ou l’irrigation. Références [1] D.F. McGinnis, J.C. Little and A.Wuest (2001). Hypolimnetic. [2] M. Gafsi, A. Kettab, S. Benmamar, and S. Benziada. (2006). L’eutrophisation dans les eaux de surface : causes, effets et luttes. Third International Conference on Water Ressources in Meditererranean Basin. Watmed3 Tripoli- Lebanon, 1-3 November 2006. 36 DÉCHETS - REVUE FRANCOPHONE D’ÉCOLOGIE INDUSTRIELLE - N° 53 - 1er TRIMESTRE 2009 - REPRODUCTION INTERDITE Figure 3 - Représentation des trois mécanismes d’aération hypolim- nétiques [10] Comment gérer la stratification thermique dans les réserves d’eau 37 DÉCHETS - REVUE FRANCOPHONE D’ÉCOLOGIE INDUSTRIELLE - N° 53 - 1er TRIMESTRE 2009 - REPRODUCTION INTERDITE Comment gérer la stratification thermique dans les réserves d’eau [3] Janczak Jerzy and Andrzej Kowalik (2001). Assessment of the Efficiency of Artificial Aeration in the Restoration of Lake Goplo. Limnogical Review 1(2001), pp. 151-158. [4] J. M. Davis. (1980). Destratification of reservoirs - A Design Approach for Perforated-Pipe Compressed-Air Systems.Water Serv., 84, 497-505. [5] M. Gafsi, A. Kettab, S. Benmamar, and S. Benziada. (2007). L’aération artificielle et ses effets sur le contrôle de la pollution dans les réserves.Acte du 9e Symposium inter- national de Cannes 2007 (France), 26-28 juin. [6] AW. Fast. (1978). Arificial Aeration as a Lake Restoration Technique. Proceeding of National Conf on lake restoration, 121-131. [7] H. Bernhardt, and J. Clasen. (1985). Recent Developments and Perspectives of Restoration for Artificial Basin Used for Water Supply. Intern. Congr. on Lake Pollution and Recovery, 1985, 213-227. [8] D.F. McGinnis, and J.C. Little. (2002). Predicting Diffused uploads/Industriel/ comment-gerer-la-stratification-thermique.pdf