SUIVI LA QUALIT L’AU LA RETENUE DE VILLEREST ......ET DE TERRAINS : Magalie SKALJAC, Marie-Eve...

Juin 2013

www.athos-environnement.fr

Université Blaise Pascal

UFR Sciences et Technologies

24 Avenue des Landais -BP 80026

63171 Aubière Cedex

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SUIVI DE LA QUALITE DE L’EAU DE LA RETENUE DE VILLEREST

– Rapport Annuel 2012 –

http://www.athos-environnement.fr/

SOMMAIRE 1 CONTEXTE GENERAL ............................................................................................................. 1

2 GESTION HYDRAULIQUE DU BARRAGE ............................................................................... 2

3 PROTOCOLE D’ECHANTILLONNAGE ET DETAIL DES ANALYSES REALISEES .................... 6

4 RESULTATS DU SUIVI 2012 ................................................................................................... 9

4.1 Paramètres physiques ................................................................................................... 10

4.1.1 Transparence ............................................................................................................................... 10

4.1.2 Stratification thermique et teneurs en oxygène .......................................................................... 11

4.1.3 Teneurs en oxygène .................................................................................................................... 12

4.1.4 pH et conductivité ....................................................................................................................... 13

4.2 Paramètres chimiques ................................................................................................... 15

4.2.1 Paramètres azotés et phosphorés ................................................................................................. 15

4.2.2 La matière organique .................................................................................................................. 18

4.2.3 Dureté de l’eau et sels minéraux ................................................................................................. 20

4.2.4 La Silice ....................................................................................................................................... 21

4.2.5 Comparaison au SEQ Plan d’eau ............................................................................................... 22

4.3 Paramètres biologiques ................................................................................................ 23

4.3.1 Le phytoplancton ........................................................................................................................ 23

4.3.2 Dosage de la chlorophylle et phéopigments ................................................................................. 29

4.3.3 Dosage de la microcystine ........................................................................................................... 30

4.4 Ligne thermique............................................................................................................. 30

5 EVENEMENT ACCIDENTEL : DEVERSEMENT D’HYDROCARBURES A L’AVAL DU

BARRAGE ...................................................................................................................................... 32

6 QUALITE DES EAUX DE LA LOIRE ....................................................................................... 33

6.1 Fer et manganèse à l’aval du barrage ......................................................................... 33

6.2 Evolution des paramètres physico-chimique au niveau de la station de mesures

en continu ................................................................................................................................. 34

6.2.1 Evolution du pH ......................................................................................................................... 35

6.2.2 Evolution de la température et de l’oxygène ............................................................................... 35

6.3 Les macro-invertébrés ................................................................................................... 37

7 COMPARAISON AVEC LES STATION DU RESEAU NATIONAL DE BASSIN (RNB) .......... 40

Suivi de la qualité des eaux de la retenue de Villerest - Rapport Annuel 2012

8 PROPOSITION DE GESTION DU BARRAGE ......................................................................... 42

8.1 Agir sur les proliférations de cyanobactéries ........................................................... 44

8.2 Limiter l’impact sur la Loire aval (rejet d’eau désoxygénée)................................. 47

9 CONCLUSION ....................................................................................................................... 47

ANNEXE 1 .............................................................................................................................. 50

MAITRE D’OUVRAGE : ETABLISSEMENT PUBLIC LOIRE

INTERLOCUTEUR

PRINCIPAL : Agathe LEMAIRE

TITRE : SUIVI DE LA QUALITE DES EAUX DE LA

RETENUE DE VILLEREST – Rapport Annuel 2012

MOTS-CLES : Retenue de Villerest, Oxygène, Température, Azote,

Phosphore, Phytoplancton, Macro-invertébrés

DATE D’EDITION : Août 2013

STATUT : Document final

NOMBRE D’EXEMPLAIRES EDITES : 2

NOMBRE DE PAGES: 56

AUTEUR : Magalie SKALJAC, Marie-Eve MAUDUIT

VERIFICATION : Antoine THOUVENOT

APPROBATION : Antoine THOUVENOT

TRAVAIL DE LABORATOIRE

ET DE TERRAINS : Magalie SKALJAC, Marie-Eve MAUDUIT, Antoine

THOUVENOT, Romain GUIHENEUF

REALISATION :

ATHOS environnement

S.A.R.L. au capital de 41 000 €

UNIVERSITE BLAISE PASCAL-

UFR Sciences et Technologiques

24 Avenue des Landais –BP 80026 63171 Aubière Cedex

04 73 40 50 90 – Fax 04 73 40 50 91

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SIRET 53127648300017

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1 CONTEXTE GENERAL Le barrage de Villerest se situe sur la Loire en amont de la ville de Roanne (département de la

Loire). Il a été construit dans les années 80 et mis en service en 1985. Il s’agit d’un barrage de

type poids voûte, la retenue s’étend sur 36 km et son bassin versant représente une surface de

6 500 km2. Ses vocations principales sont l’écrêtement des crues et le soutien d’étiage, il

permet également la production d’énergie.

Le barrage est la propriété de l’Etablissement public Loire qui en est également le

gestionnaire. L’exploitation de celui-ci est actuellement confiée à BRL et l’usine

hydroélectrique est indépendante du barrage, elle est concédée à EDF jusqu’en 2060.

Figure 1 : Localisation du barrage de Villerest (sources : Géoportail, ATHOS environnement)

Un suivi de la qualité des eaux de la retenue est en place depuis plusieurs années dans le cadre

de la gestion opérationnelle des retenues et leur suivi environnemental ainsi que dans le

programme de surveillance établi en application de la directive cadre sur l’eau. Le suivi 2012-

2013 fait donc suite aux études précédentes.


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2 GESTION HYDRAULIQUE DU BARRAGE La retenue de Villerest à pour objectifs principaux :

- Le soutien d’étiages du fleuve en garantissant un débit minimal de 12m3/s à l’aval du

barrage

- L’écrêtement des crues dont le débit est supérieur à 1 000m3/s à l’amont.

L’altitude maximale du miroir de la retenue en exploitation normale se situe à la côte de 315.3

mNGF.

Le tableau suivant rappelle les cotes de la retenue le jour des prélèvements, au cours de

l’année 2012.

Tableau 1 : Côtes de la retenue au moment des prélèvements de l’année 2012 (source : BRL)

Les volumes entrants dans la retenue en 2012 ont été plus importants qu’en 2011, passant

de 1 035 Mm3 à 1 752 Mm

3 en 2012 (soit une hausse de 69%).

Ces débits ont permis de renouveler l’eau de la retenue 15 fois au cours de l’année 2012

(volume de la retenue : 116 Mm3), soit 5.5 fois entre les mois d’avril et de juin.

Date 25-avr 07-mai 21-mai 04-juin 18-juin 02-juil 17-juil 30-juil

Côte 313.58 313.83 313.63 313.85 313.71 313.85 313.72 313.85

Date 13-août 27-août 10-sept 24-sept 08-oct 26-oct 14-nov

Côte 313.68 313.67 311.57 303.52 303.47 303.47 303.61


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Tableau 2 : Débits moyens mensuels à l’entrée et à la sortie de la retenue (source : BRL)

Figure 2 : Débits entrants dans la retenue de Villerest au cours de l’année 2012 en m3/s – (source

BRL)

Le marnage maximal de la retenue est limité à 50 cm en période normale. Ce n’est qu’en

automne, en prévision des crues cévenoles, que le niveau de la retenue est abaissé d’une

dizaine de mètres au début du mois de septembre.

En 2012, les débits d’étiage de la Loire sont rencontrés à partir du mois de juillet et s’étalent

jusqu’au début du mois de novembre. Durant le mois de juillet le volume de la retenue est

maximal (cote 315,3 mNGF). Il chute brusquement au mois d’août alors que les débits entrant

restent identiques aux débits du mois de Juillet. Ce phénomène est à mettre en relation avec le

respect de la règlementation concernant la côte du plan d’eau. La capacité de dilution des

entrants est donc amoindrie.

L’ouvrage :

Le barrage est constitué de :

- Vannes de gestion :

o 5 vannes de demi-fond situées à la cote 290 mNGF, numérotées dans l’ordre

de priorité d’ouverture (VS1 à VS5 : capacités totale d’évacuation : 5 000

m3/S) - dimensions : 5.6x7.4 m, capacité max de 1000 m3/s – manœuvrables

par pas de 50 m3/s.

o une vanne de fond (VS0, capacité totale d’évacuation : 1250 m3/s, dimensions

5.6x7.4m), au niveau du lit mineur de la Loire (270 mNGF)

Janvier Février Mars Avril Mai Juin Juillet Août Septembre Octobre Novembre Décembre

Débits moyens entrant 109 39 36 65 100 77 38 19 23 22 43 101

Débits moyens sortant 108 38 36 65 101 77 38 19 42 23 39 76


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o une vanne de faible débit (279,5 mNGF), de plus petite capacité (1,8x2m –

capacité : 90m3/s).

- Vannes de prise d’eau – centrale hydroélectrique (implantées en rive droite de

l’ouvrage):

o une prise haute (entre 305,5 et 290 mNGF)

o une prise basse (entre 289 et 278,5 mNGF)

Afin de maintenir la cote du plan d’eau, les débits sortants sont calculés en fonction des débits

entrants. L’usine de production EDF est privilégiée pour la restitution des débits à l’aval,

hormis en période d’étiage sévère. En effet, si le barrage atteint approximativement la cote

300 mNGF, on procède à l’arrêt du turbinage et l’ensemble des débits sortants sont restitués

par la vanne de faible débit. Si la cote diminue en deçà de 280mNGF, c’est la vanne de fond

qui prend le relais, cependant cette situation difficile à gérer (départ de sédiment de la

retenue), est rare.

La prise basse d’alimentation de l’usine hydroélectrique est utilisée en priorité tout au long de

l’année hormis entre le 1er

mai et le 31 juillet (période de désoxygénation du fond de la

retenue). L’oxygénation fait l’objet d’un suivi régulier, notamment depuis 2004 où une

mortalité piscicole avait été observée à l’aval du barrage. Lorsque l’oxygénation devient trop

faible (


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Tableau 3 : Consigne du choix des organes de restitution du débit (source : EPL)et calendrier d’application

des consignes d’exploitation (source : BRL)


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3 PROTOCOLE D’ECHANTILLONNAGE ET DETAIL DES

ANALYSES REALISEES Le suivi porte sur trois stations (Figure 3) :

- le Pont de Presle, au niveau de la zone euphotique

- en amont du barrage, au niveau de la zone euphotique et dans les couches profondes

- à l’aval du barrage au niveau de la station de mesure

Figure 3 : Localisation des différents sites d’études (source : Géoportail)

Le présent rapport est basé sur les campagnes de terrains réalisées entre le 25 avril et le 14

novembre 2012. La répartition des différentes analyses réalisées par station pour l’année 2012

est présentée dans le tableau suivant.

Différents types d’analyses sont réalisés sur ces trois stations classés en plusieurs catégories :

les mesures in situ

Il s’agit de l’établissement de profils verticaux pour l’oxygène, la température, le pH et la

conductivité ainsi que la mesure de la transparence permettant de déterminer l’épaisseur de la

zone euphotique.


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Tableau 4 : Matériel et méthode concernant les mesures in situ

Des mesures de pH, conductivité, température et oxygène sont également réalisées avec un

pas de temps bimensuel sur un échantillon prélevé au niveau de la station de mesure située à

l’aval du barrage.

les paramètres physico chimiques

Les différents éléments dosés permettent de définir la qualité du milieu. Ce sont les

paramètres azotés et phosphorés, les matières en suspension et les matières organiques en

générale. La silice et les cations sont également mesurés (quatre fois par an pour ces derniers).

Ces mesures sont réalisées sur un échantillon intégré de la zone euphotique pour Pont de

Presle et Amont barrage et au fond, seulement pour Amont barrage.

Tableau 5 : Matériel et méthode concernant les paramètres physico-chimiques

les mesures hydrobiologiques

Les communautés phytoplanctoniques sont observées lors de chaque campagne terrain (trait

de filet examiné sur état frais) au niveau de Pont de Presle et amont barrage.

Un comptage selon la méthode normalisée Utermöhl a été réalisé en juillet et en août sur les

stations de Pont de Presle et Amont barrage. Il s’agit d’un recensement de toutes les espèces

présentes couplé à la détermination de la biomasse.


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En complément de ces analyses, la chlorophylle a et les phéopigments sont dosés sur la zone

euphotique de Pont de Presle et Amont barrage lors de chacune des campagnes terrain.

Des prélèvements de macro-invertébrés selon la circulaire 2007/22 du 11/04/07 ont été

réalisés sur deux stations à l’aval du barrage en respectant les stations déterminées les années

précédentes.

Tableau 6 : Matériel et méthode concernant les mesures hydrobiologiques

la ligne thermique

La ligne thermique se compose de 10 capteurs thermiques positionnés tous les 5 mètres. Les

mesures sont réalisées à pas de temps réguliers (toutes les 4 heures). Malgré un

enregistrement continu, la ligne thermique a été relevée deux fois par mois depuis le début du

suivi en avril pour éviter toutes pertes de données (vandalisme, dysfonctionnement, crue…).

Elle a été retirée lors de la campagne de novembre 2012 par mesure de précaution.

Tableau 7 : Matériel et méthode concernant la ligne thermique


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4 RESULTATS DU SUIVI 2012 Contexte climatique

Le début de l’année 2012 a été marqué par une vague de froid début février et une vague de

chaleur tardive à la fin du mois d’août. Les mois de février, avril et juillet ont été plus froids

que la normale, cependant la température moyenne annuelle est proche de la normale.

Figure 4 : Précipitations et débits au barrage de Villerest pour l’année 2012 (source : EPL)

En mai, juin et juillet les précipitations ont été à l’origine de l’augmentation des débits à

l’entrée du barrage, ainsi qu’en décembre. De fortes précipitations ont été mesurées fin juillet-

début août et à la fin du mois de novembre.


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4.1 Paramètres physiques

4.1.1 Transparence

Au Pont de Presle les plus faibles transparences ont été observées le 25 avril et le 4 juin, date

à laquelle la valeur de chlorophylle a mesurée était élevée (49,89 µg/l). La plus faible clarté

des eaux relevée à l’amont du barrage a été enregistrée le 10 septembre, la saturation en

oxygène étant équivalente à 130% lors du prélèvement.

L’épaisseur de la zone euphotique au Pont de Presle a été comprise entre 2,5m (le 25 avril et

le 4 juin) et 6m (le 2 juillet). Au barrage, elle a varié entre 3,5m (le 10 septembre) et 6,25m (le

2 juillet).

Tableau 8 : Valeurs minimale, maximale, moyennes annuelle et pendant la saison estivale pour les deux

stations

Zs min Zs max Zs moyen Zs moyen estival

Pont de Presle 1,0 2,4 1,5 1,6

Amont Barrage 1,4 2,9 1,9 1,9

Figure 5 : Transparence (Zs) en mètres pour les stations de Pont de Presle et Amont barrage (graphique de

gauche) et température moyenne de la colonne d’eau à droite

La transparence suit globalement la même évolution au cours de l’année à l’amont du barrage

et au Pont de Presle, mais elle reste généralement plus importante à l’amont du barrage. La

zone euphotique, zone de photosynthèse, est donc plus épaisse à l’amont du Barrage.

L’observation de la température permet de mettre en évidence l’influence de celle-ci sur la

production phytoplanctonique notamment, qui conduit à des transparences faibles lorsqu’il

fait chaud et une augmentation de la transparence lorsque les températures diminuent

(phénomène observé en octobre où on observe une chute brutale de la température au niveau

du barrage provoquant une augmentation de la transparence).

D’après la classification des plans d’eau de l’OCDE, la retenue de Villerest, présente un

statut eutrophe au regard de la transparence moyenne annuelle. Il est à noter que les

campagnes de prélèvements se sont déroulées majoritairement lors des périodes de production

phytoplanctonique contribuant probablement à augmenter la moyenne annuelle.


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4.1.2 Stratification thermique et teneurs en oxygène

4.1.2.1 Stratification thermique

Au barrage, les températures moyennes mensuelles de la colonne d’eau se sont échelonnées

entre 10,4°C en avril et 22°C le 24 septembre, sur l’année elle est en moyenne de 16,4°C. On

observe une légère stratification thermique au printemps, celle-ci est beaucoup plus prononcée

à partir du mois de juin et jusqu’en octobre, période pendant laquelle la thermocline se situe

entre 26 et 35 m de profondeur. A partir de fin octobre, une homogénéisation de la colonne

d’eau a lieu et la stratification disparait.

Au Pont de Presle, la température moyenne mensuelle a été comprise entre 9,9°C en

novembre et 22,9°C le 27 août, la température moyenne annuelle étant de 17,6°C. Pour cette

station, la stratification est beaucoup moins marquée. La profondeur de la thermocline est de

22 m début juin et 18 m en septembre, entre ces deux dates l’épaisseur de l’épilimnion est

comprise entre 4 et 7 m. L’homogénéisation de la colonne d’eau sur cette station s’effectue

plus tôt qu’à l’amont du barrage puisqu’elle débute fin septembre.

Figure 6 : Epaisseur de l’épilimnion et température moyenne de la colonne d’eau pour les stations Amont

barrage et Pont de Presle

Suite aux variations de débits de la Loire, la thermocline est instable et l’épaisseur de

l’hypolimnion variable. Ce phénomène est notamment observé fin mai début juin ;

l’accroissement des débits à partir de mi-mai conduisant à la diminution du gradient

thermique. L’impact des variations de débit semble plus marqué au niveau du Pont de Presle.


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4.1.3 Teneurs en oxygène

Une sursaturation en oxygène est caractéristique d’une forte activité photosynthétique,

observée sur les deux stations en juin, juillet (hormis au début du mois), début août et début

septembre. Les valeurs maximales enregistrées sont de 188,8% le 18 juin à l’amont du

barrage et 165,7% le 30 juillet à Pont de Presle. La sursaturation des couches superficielles

disparait logiquement début octobre pour les deux stations étudiées.

On observe une absence de sursaturation en mai, le 2 juillet et le 27 août pour les deux

stations, liée à des périodes d’augmentation des débits entrants dans la retenue.

Pour les deux stations, le 25 avril, le 4 juin, et de manière plus prononcée le 17 juin, la zone

dans laquelle une sursaturation a été mesurée est supérieure à la zone euphotique (zone de

pénétration de la lumière), probablement à mettre en relation avec le brassage des eaux de

surface.

La zone anoxique est globalement de plus en plus étendue à l’amont du barrage de fin mai à

fin août où elle est maximale (34 m). C’est le seul mois de l’année au cours duquel une partie

de l’épilimnion est anoxique rendant disponible les éléments nutritifs issus de la diffusion des

sédiments. Au début du mois de septembre elle est beaucoup plus limitée suite au début du

brassage automnal des masses d’eau et de l’abaissement du niveau de la retenue.

Au niveau de la station de Pont de Presle, l’anoxie s’installe à partir de la fin du mois de

juillet et occupe la moitié de la colonne d’eau à la fin du mois d’août. La zone anoxique est

beaucoup moins importante qu’au barrage.

Figure 7 : Sursaturation et zone anoxique au barrage et à Pont de Presle


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Figure 8 : Sursaturation moyenne de la colonne d’eau pour chacune des campagnes de prélèvements.

Paradoxalement, la sursaturation moyenne de la colonne d’eau est plus faible lors de la saison

estivale alors que’à cette même période, les plus fortes sursaturations ont été mesurées.

Celles-ci sont en effet compensées par l’épaisseur de la couche anoxique qui s’amplifie à ce

moment là.

Remarque :

Nous ne disposons pas de mesures d’oxygène pour la station Amont barrage le 24 septembre,

notre sonde ayant été endommagée lors des mesures réalisées à Pont de Presle.

4.1.4 pH et conductivité

4.1.4.1 Evolution du pH

Tableau 9 : pH de surface minimum, maximum et moyen mesuré sur les deux stations

pH min pH max pH moyen

Pont de Presle 7,07(14 nov) 10,6 (13 août) 8,4

Amont Barrage 7,26 (26 oct.) 10,15 (30 juil.) 8,6

Les valeurs de pH sont fréquemment basiques dans les couches superficielles témoignant de

l’activité photosynthétique. Des valeurs remarquables (proches de pH=10) ont été enregistrées

le 30 juillet à l’amont du barrage, date à laquelle la sursaturation en oxygène était également

très importante.


Page 14

Figure 9 : Evolution du pH de surface et moyen pour les deux stations

4.1.4.2 Evolution de la conductivité

Tableau 10 : Conductivité mesurée en surface et au fond pour les deux stations

Cond. min Cond. max Cond. moyenne

Pont de Presle -surface 148 (7 mai) 246(24 sept.) 193

Pont de Presle -fond 157 (7 mai) 296( 17 juil.) 214

Amont Barrage -surface 159 (2 juil.) 236 (8 oct.) 189

Amont Barrage -fond 163,8 (14 nov.) 254 (8 oct.) 213

De manière générale la conductivité a tendance à augmenter avec la profondeur pour les deux

stations, phénomène probablement lié à la diffusion de nutriments à partir du sédiment. A

plusieurs reprises, des augmentations ont également été observées entre 20 et 30 mètres de

profondeur à l’amont du barrage probablement provoquées par le passage de la Loire, dont on

suppose que la conductivité est différente de celle de l’eau de la retenue.


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Figure 10 : Evolution de la conductivité en surface, au fond et en moyenne au niveau de Pont de Presle et

Amont barrage

4.2 Paramètres chimiques

4.2.1 Paramètres azotés et phosphorés

Au Pont de Presle, les concentrations en ortho-phosphates ont été comprises entre 0,005 et

0,065 mg de P/l, elles sont en moyenne de 0,036 mg de P/l. Au barrage les concentrations ont

varié de 0,005 à 0,049 mg de P/l et sont en moyenne de 0,022 mg de P/l.


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Concernant les concentrations en phosphore total, elles ont été comprises entre 0,01 et 0,21

mg de P/l au Pont de Presle, avec une moyenne de 0,08 mg de P/l. Au niveau du barrage elles

ont varié de 0,01 à 0,08 mg de P/l et sont en moyenne de 0,04 mg de P/l.

Les concentrations moyennes en ortho-phosphates et les concentrations moyennes en

phosphore total sont supérieures au niveau de la station de Pont de Presle, traduisant une

bonne autoépuration jusqu’au barrage. Les concentrations les plus importantes ont été

mesurées dans les couches profondes à l’amont du barrage avec une augmentation prononcée

à partir de mi-juillet, pour atteindre un pic en octobre.

Figure 11 : Evolution des concentrations en orthophosphate dans la zone euphotique de Pont de Presle et

Amont barrage et dans les couches profondes Amont barrage

Dans les couches profondes du lac, les concentrations en phosphore total sont très fluctuantes.

On observe deux pics : l’un mi-juillet et l’autre fin septembre. Cela peut être lié à la

désoxygénation de cette zone qui favorise le relargage de phosphore.

Figure 12 : Evolution des concentrations en phosphore total dans la zone euphotique de Pont de Presle et

Amont barrage et dans les couches profondes Amont barrage


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La même hypothèse peut être formulée quant à l’augmentation des concentrations en éléments

azotés dans les couches profondes du lac.

Les concentrations en paramètres azotés semblent globalement plus importantes à Pont de

Presle, qu’à l’amont du barrage, cette dernière station étant la plus exposée aux apports du

bassin versant. L’ammonium et l’azote minéral sont globalement plus concentrés au niveau

des couches profondes à l’amont du barrage pour les raisons évoquées précédemment.

Figure 13 : Graphique présentant les valeurs moyennes des paramètres azotés dans la zone euphotique de

Pont de Presle et Amont barrage et dans les couches profondes Amont barrage

Figure 14 : Evolution des concentrations en ammonium, nitrates et azote minéral dans la zone euphotique de

Pont de Presle et Amont barrage et dans les couches profondes Amont barrage


Page 18

4.2.2 La matière organique

Les concentrations des paramètres liés à la matière organique sont en moyenne plus élevées

dans la zone euphotique au Pont de Presle qu’à l’amont du barrage, la première station étant

influencée plus directement par les apports de la Loire en amont du barrage.

Ce sont cependant dans les couches les plus profondes à l’amont du barrage que les valeurs

les plus importantes ont été mesurées, notamment en matières en suspension (16.49mg/l en

moyenne).

Tableau 11 : Concentrations minimales, maximales et moyennes pour les trois points de prélèvements

Figure 15 : Valeurs moyennes des paramètres DBO5, COD, MES et turbidité dans la zone euphotique Amont

barrage et Pont de Presle et le fond Amont barrage

Min Max Moyenne

DBO5 (mg/l O2) 0,8 4,1 2,1

COD (mg/l C) 4,9 9,6 6,2

MES (mg/l) 2,3 8,5 5,7

turbidité (NTU) 1,1 5,8 2,7

DBO5 (mg/l O2) 0,5 3,3 1,8

COD (mg/l C) 4,2 7,5 6,0

MES (mg/l) 2 9,1 3,8


DBO5 (mg/l O2) 0,5 4,7 2,4

COD (mg/l C) 4,9 7,3 6,1

MES (mg/l) 3,8 46 16,5


Amont Barrage Fond

Pont de Presle Intégré

Amont Barrage Intégré


Page 19

Figure 16 : Evolution de la DBO5, COD, MES et turbidité dans la zone euphotique Amont barrage et Pont de Presle et le fond Amont barrage


Page 20

4.2.3 Dureté de l’eau et sels minéraux

Les teneurs en sels minéraux sont plus importantes en avril qu’en juillet. Leurs concentrations

ré-augmentent par la suite, fin septembre. D’après le titre hydrotimétrique moyen, l’eau est

douce.

Tableau 12 : Concentrations en chlorures, sulfates, calcium, magnésium, sodium, TH et TAC lors des trois

dates de prélèvement au niveau de l’Amont du barrage

A Jui2 S2 Moyenne

Inté

gré

Am

on

t B

arra

ge

Chlorures (mg/l) 25,7 15,1 21,7 20,83

Sulfates (mg/l) 31,6 11,4 17,5 20,17

Calcium (mg/l) 14,6 12,6 16,6 14,60

Magnésium (mg/l) 4,9 4 5,2 4,70

Sodium (mg/l) 18,8 11,6 19,3 16,57

Potassium 4,2 3,3 5,1 4,20

TH 0,1 5 6,3 3,80

TA/TAC (d°F) 2,9 0,1 5,6 2,87

Figure 17 : Valeurs en sels minéraux, TH et TAC pour le mois d’avril et de juillet ainsi que la moyenne pour

la zone euphotique Amont barrage

Les concentrations en chlorures et sulfates sont plus importantes en avril et plus basse en

juillet. Le calcium, magnésium, sodium et potassium présentent des concentrations élevées

pour la campagne de septembre, à mettre en relation avec la dureté de l’eau qui est plus forte

en septembre.


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4.2.4 La Silice

Tableau 13 : Concentrations maximales, minimales et moyennes en silice de la zone euphotique des deux

stations et dans les eaux de fond à l’amont du barrage.

[SiO2] min [SiO2] max [SiO2] moyenne

Pont de Presle - intégré 0,3 (27 août) 11,5 (17 juil.) 6,8

Amont Barrage -intégré 0,2 (août) 10,8 (4 juin) 5,8

Amont Barrage -Fond 5,1 (26 oct.) 11,7 (2 juil.) 9,5

Dans les eaux superficielles du Pont de Presle et du barrage, les teneurs en silice les plus

faibles ont été enregistrées durant la saison estivale. Le 4 juin, la concentration maximale en

silice au barrage, mais également au Pont de Presle (11,1 mg de SiO2/l) est associée à une

période de débits élevés à l’entrée de la retenue.

Figure 18 : Evolution des concentrations en silice pour Pont de Presle, Amont barrage (zone euphotique) et

les couches profondes Amont barrage et confrontation avec les débits entrants

Les concentrations moyennes annuelles sont plus élevées dans la zone euphotique au niveau

du Pont de Presle, probablement en raison de l’impact des apports de la Loire au printemps

(visible grâce à l’évolution des débits). Les concentrations les plus faibles ont lieu pendant le

mois d’août. Elles augmentent de nouveau à l’automne.

En ce qui concerne les eaux du fond, les concentrations sont en permanences supérieures à

celles de la zone euphotique. Elles sont maximales en juillet, en août et au début de l’automne

suite à la diffusion de cet élément à l’interface eau-sédiment.


Page 22

4.2.5 Comparaison au SEQ Plan d’eau

La qualité des eaux des stations de Pont de Presle et Amont barrage a été définie selon les

descripteurs disponibles figurant dans le SEQ Plan d’eau (SEQ plan d’eau 3.Classes et

indices de qualité – version 5.2 – avril 2003) – Annexe 1.

Pont de Presle Amont Barrage

Transparence en m

Transparence moyenne annuelle 1,50 1,90

Transparence minimale annuelle 1,00 1,40

Transparence moyenne estivale 1,55 1,91

Transparence maximale annuelle 2,40 2,90

pH max observé en août 10,60 10,16

Oxygène dissous

saturation en O2% - moyenne sur toute la colonne d'eau en août (plus basse moyenne)

32,50 19,73

O2 dissous mg/l - moyenne sur toute la colonne d'eau en août (plus basse moyenne) 2,63 1,61

N minéral maximal (NO3+NH4 en mg-N/l) 1,62 1,46

PO4 maximal (mg P/l) 0,065 0,049

P total maximal (mg P/l) 0,21 0,08

Chlorophylle a + phéopigments maximum annuel µg/l 55,02 82,57

Figure 19 : Qualité de l’eau au Pont de Presle et Amont barrage au regard du SEQ Plan d’eau

La transparence classe les deux stations en qualité médiocre. Parmi les nutriments, le

paramètre le plus déclassant est le phosphore total, conférant une mauvaise qualité.

Le pH classe également les deux points de suivi en qualité mauvaise, les valeurs de

chlorophylle a et phéopigments sont plus délassantes à l’amont du barrage qu’au Pont de

Presle, la qualité reste tout de même moyenne.

Les concentrations en oxygène dissous classent la retenue en mauvaise qualité en raison des

très faibles concentrations mesurées au niveau de l’hypolimnion à l’amont du barrage et dans

une moindre mesure au Pont de Presle où les teneurs d’oxygène moyenne sur toute la colonne

d’eau sont supérieures à celles retrouvées à l’amont du barrage, classant la station en qualité

seulement médiocre.


Page 23

4.3 Paramètres biologiques

4.3.1 Le phytoplancton

4.3.1.1 Examen du phytoplancton

4.3.1.1.1 Etat frais

L’observation du phytoplancton révèle que les diatomées dominent le peuplement

phytoplanctonique la plupart du temps sur les deux stations. Les cyanobactéries ont été

présentes dans 73% des prélèvements réalisés au Pont de Presle et des colonies de Microcystis

sp. étaient observables à l’œil nu le 10 octobre. A l’amont du barrage, 67% des prélèvements

ont révélé la présence de cyanophytes. En particulier des cyanobactéries du genre Microcystis

étaient présentes dans le peuplement phytoplanctonique mais aucune efflorescence n’a été

observée. On note tout de même la présence de Microcystis et Aphanizomenon dans le

plancton le 14 novembre.

Figure 20 : Photographies du phytoplancton de Pont de Presle et Amont barrage. De gauche à droite

Ceratium sp., Fragilaria sp., Microcystis sp. et Asterionella sp.

Remarques :

Début juin, des formations de lentilles d’eau ont été observées au niveau de la station de Pont

de Presle.

Figure 21 : Vue du port de Pont de Presle et échantillon de lentilles d’eau


Page 24

4.3.1.2 Etat fixé

Les prélèvements ont été effectués au niveau de la zone euphotique pour les deux points de

suivi au dates suivantes : 25 avril, 17 juillet, 13 août, 10 septembre et 8 octobre.

Les échantillons ont été fixés le jour des prélèvements et les déterminations ont été réalisées

au microscope optique inversé selon la méthode normalisée Uthermöhl (EN F 15 204).

Cette méthode permet d’obtenir les concentrations algales en nombre de cellules/ml ainsi que

la biomasse. Les tableaux suivants répertorient les différents résultats obtenus.

Figure 22 : Evolution de l’abondance du phytoplancton à l’Amont du barrage


Page 25

Figure 23 : Evolution de la biomasse du phytoplancton à l’amont du barrage

Au début du printemps, le peuplement est largement dominé par les diatomées du

Cyclotella et Melosira. On note la présence de cyanobactéries (Synechococcus) dans

une moindre mesure. L’abondance à cette date s’élève à 3x103 cell/ml, valeur

minimale mesurée lors des 5 comptages.

En juillet, les cyanobactéries du genre Synechecoccus ainsi que Microcystis se sont

développées et représentent 50% du peuplement, hors la présence de chlorophycées

(Scenedesmus acutus, Eudorina sp.) de taille et de poids moléculaires importantes font

que le peuplement est dominé à 80% par les chlorophycées au regard de la biomasse.

En août, l’abondance est plus faible qu’en juillet. Ce sont les diatomées (Fragilaria

crotonensis) qui dominent le peuplement. De nombreuses Cryptomonas ovata, dont le

poids moléculaire est très élevé sont présentes et représentent plus de 60% du

peuplement au regard de la biomasse.

En septembre les cyanophytes dominent le peuplement, on relève la présence de

Coelosphaerium, Pseudanabaena, Aphanizomenon et Anabaena. Les Cryptomonas et

Rhodomonas (pyrrophytes) sont également bien représentés.

C’est en octobre que la densité cellulaire est la plus élevée (1x105 cell/ml), les

cyanophytes constituant 80% du peuplement avec une majorité de Pseudanabaena. On

note également la présence de Microcystis.


Page 26

Figure 24 : Evolution de l’abondance du phytoplancton au Pont de Presle

Figure 25 : Evolution de la biomasse du phytoplancton au Pont de Presle


Page 27

Tout comme pour Amont barrage, c’est au début du printemps que l’abondance du

phytoplancton est la plus faible (4,95x103

cell/ml). Le peuplement est également

dominé par Cyclotella et Melosira, des cyanobactéries du genre Limnothrix sont tout

de même présentes (20% du peuplement).

En juillet, la densité cellulaire augmente, les cyanobactéries dominent le peuplement.

Cinq genres sont présents dont Synechococcus et Coelosphaerium en majorité. Les

chlorophycées Scenedesmus acutus, de masse moléculaire plus élevées que les

cyanobactéries dominent le peuplement au regard de la biomasse.

En août, l’abondance du phytoplancton est plus importante qu’en juillet. Le

peuplement est dominé par les diatomées Fragilaria crotonensisles. Les

cynobactéries sont bien représentées, en particulier Coelomoron pusillum. La présence

de Cryptomonas ovata, de poids moléculaire élevé n’est pas négligeable.

En septembre on observe une diminution de l’abondance cellulaire avec l’absence de

diatomées. Les cyanobactéries dominent le peuplement, il s’agit d’Aphanocapsa

holsatica. De nombreuses Cryptomonas et Ceratium sont également présentes.

C’est en octobre que l’abondance du phytoplancton est la plus importante (2,15x105

cell/ml). Le peuplement est composé à 90% de cyanobactéries (Synechocystis,

Aphanocapsa). De nombreuses espèces de poids moléculaires importants sont

également bien représentés (Melosira varians, certium, Cryptomonas, Rhodomonas).


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Figure 26 : Répartition des différentes catégories du phytoplancton en nombre de cellule et biomasse dans les

comptages quantitatif pour Amont barrage et Pont de Presle

Pour chacune des deux stations, les diatomées ont été les mieux représentées en abondance et

en biomasse durant le mois d’avril. En août, si elles ont représenté l’essentiel de l’abondance,

ce sont les pyrrophytes (Cryptomonas ovata et Ceratium sp) qui ont représenté la majorité de

la biomasse des communautés phytoplanctoniques. En septembre et octobre, les cyanophytes

représentent l’essentiel de l’abondance du phytoplancton mais pourtant en terme de biomasse

ce sont les pyrrhophytes qui dominent le peuplement et ce, pour les deux stations.

Les proportions des différentes familles de phytoplancton sont semblables au niveau des deux

stations, cependant les abondances sont plus importantes à l’amont du barrage.


Page 29

4.3.2 Dosage de la chlorophylle et phéopigments

La concentration en chlorophylle a suit globalement la même évolution au cours de l’année

sur les deux stations.

Au barrage, la chlorophylle a a été comprise entre 0 µg/l en octobre et 95,57 µg/l mi-juillet,

elle a été en moyenne de 22 ,98 µg/l sur l’année. Deux dates présentent des concentrations

importantes en chlorophylle :

- le 18 juin (58,05 µg/l de chlorophylle), c’est également à cette date que la saturation

en oxygène en surface était la plus élevée de la période (188,8%),

- le 17 juillet, la concentration en chlorophylle est maximale (95,57 µg/l) et la saturation

en oxygène est supérieure à 150%.

A Pont de Presle, les concentrations en chlorophylle ont varié de 4,32 à 52,65 µg/l, avec une

moyenne de 25,49 µg/l. Un pic de concentration a été observé au début du mois de juin, puis

les valeurs ont augmenté à partir de mi-juillet et se sont maintenues jusqu’en août. Les fortes

concentrations en chlorophylle sont associées aux fortes valeurs de sursaturation en oxygène

en surface (entre 135 et 166%).

Une forte chute des concentrations en chlorophylle a été mesurée au début du mois de juillet

sur les deux sites, celles-ci étaient associées à des valeurs d’oxygène en surface inférieure à

100%.

Figure 27 : Concentrations en chlorophylle et phéopigments pour les stations de Pont de Presle et Amont

barrage comparées à la saturation en oxygène

Les concentrations moyenne et maximale en chlorophylle a confère un statut eutrophe à la

retenue au regard de la classification proposée par l’OCDE.


Page 30

4.3.3 Dosage de la microcystine

Les microcystines LR-RR-YR ont été dosées à 2 reprises au cours de l’année 2012 (août et

septembre), les analyses n’ont pas révélé de concentrations supérieures aux seuils de

quantification (0,5 µg/l).

4.4 Ligne thermique L’analyse des données fournies par les capteurs thermiques permet d’observer une

stratification thermique à partir de la fin du mois de mai et jusqu’à la fin du mois d’août. Deux

périodes de brassage sont observées mi-juin et début septembre. Entre le 28 juillet et le 6 août,

les températures enregistrées par le capteur positionné à 40 mètres de profondeur augmentent,

cette période correspondant au changement de vanne (vanne haute à vanne basse), le

prélèvement d’eau profonde plus froide provoquant le réchauffement des couches supérieures.

La colonne d’eau devient très homogène à partir de début novembre.

Figure 28 : Evolution de la température entre le 7 mai et le 14 novembre 2012


Page 31


Page 32

Figure 29 : Evolution de la température de la colonne d’eau pour chacune des dates de prélèvement, au

niveau de la ligne de capteurs thermiques

En mai et début juin la thermocline est assez haute, elle devient beaucoup plus profonde à

partir du mois de juillet. En août, la température chute fortement entre 35 et 45m de

profondeur. A la fin du mois de septembre, la colonne d’eau redevient homogène. En

novembre on observe une augmentation de température à 20m de profondeur suite aux

conditions météo de surface (vent) refroidissant les couches superficielles.

5 EVENEMENT ACCIDENTEL : DEVERSEMENT

D’HYDROCARBURES A L’AVAL DU BARRAGE Suite au déversement accidentel d’hydrocarbures (1 à 5l) ayant eu lieu lors des travaux sur le

barrage de Villerest au début de l’année 2012, une analyse d’hydrocarbures totaux a été

demandée par l’Etablissement Public Loire le 25 avril.


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Le prélèvement a été effectué à l’aval immédiat du barrage pour déceler des traces éventuelles

d’hydrocarbures malgré la mise en place d’une barrière physique par le conducteur des

travaux.

Les concentrations en hydrocarbures dans l’échantillon prélevé étaient inférieures aux limites

de quantification (0,1 mg/l), le risque de contamination a donc été écarté.

Figure 30 : Photographie du barrage de Villerest, en aval de celui-ci, le 25 avril 2012 (ATHOS

Environnement)

6 QUALITE DES EAUX DE LA LOIRE

6.1 Fer et manganèse à l’aval du barrage Les teneurs en fer varient de 0,078 mg/l à 0,337 mg/l, la moyenne est de 0,23 mg/l.

La concentration en manganèse est relativement stable, une augmentation a été mesurée au

début du mois d’août. Les teneurs en manganèse à l’aval du barrage sont comprises entre

0,015mg/l et 0,137mg/l, elles sont en moyenne de 0,06 mg/l.

Barrière physique

Point de prélèvement


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Figure 31 : Evolution temporelle des concentrations en fer et manganèse à l’aval du barrage

La teneur en fer la plus faible a été mesurée le 8 octobre 2012 (0,078 mg/l), le débit sortant

étant de 18,4 m3/s. Elles sont également peu élevées le 21 mai et le 30 juillet. Elle a été

maximale le 4 juin avec 0,34 mg/l alors que le débit moyen sortant était de 74,4 m3/s,

relativement élevé et faisant suite aux épisodes pluvieux du début du mois de juin.

Les valeurs maximales en manganèse ont été relevées à partir de début août et jusqu’au début

du mois de septembre, correspondant au changement de vanne provoquant le rejet d’eau issue

de la zone anoxique de la retenue.

6.2 Evolution des paramètres physico-chimique

au niveau de la station de mesures en continu Il s’agit d’une station gérée par BRL effectuant des mesures de pH, température et oxygène

avec un pas de temps de 4 minutes. Les paragraphes suivants présentent le traitement de ces

données pour l’année 2012. Des données sont manquantes pour les mois de mai, juin et juillet,

des anomalies ont également été relevées en septembre, octobre et novembre concernant le

paramètre oxygène. Lors de chaque campagne terrain ces mesures ont été réalisées par

ATHOS à l’aide de sonde portative à partir du ponton, ces données seront comparées à celles

acquises par la station de mesure.


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6.2.1 Evolution du pH

Tableau 14 : Valeurs de pH de la station de mesure continue et mesures ponctuelles

D’après la station de mesure, le pH moyen mensuel pour les mois lors desquels les mesures

ont été réalisées ont varié entre 7,16 en août et 7,84 en décembre, valeurs paraissant élevées.

Les mesures de pH ponctuelles sont comprises entre 6,86 en juin et 7,63 en avril. Ces valeurs

restent comprises dans la gamme de pH mesuré à la station.

6.2.2 Evolution de la température et de l’oxygène

Le tableau suivant présente les valeurs obtenues pour l’oxygène et la température aux dates et

heures précises des mesures ponctuelles. Les températures sont globalement équivalentes pour

les deux types de mesures, on observe une augmentation de celle-ci à partir du printemps et

une diminution à l’automne.


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Tableau 15 : Valeurs d’oxygène et températures – mesures ponctuelles et moyennes des mesures en continue

Mesures ponctuelles Mesures continues

Date Oxygène mg/l Température Oxygène mg/l Température

25/04/2012 10,04 9,9 0,58 8,02

07/05/2012 9,5 12,4

21/05/2012 8,89 13,9

04/06/2012 9,1 16,4

18/06/2012 7,14 18,2

02/07/2012 4,7 19,1

17/07/2012 4,7 22,9

30/07/2012 5,64 21,9

13/08/2012 4,51 21,5 1,64 20,49

27/08/2012 3,55 21,7 4,01 20,72

10/09/2012 3,05 21 5,31 19,89

24/09/2012 18,5 4,06 18,86

08/10/2012 7,37 17,1 6,57 16,72

26/10/2012 7,7 14,82 6,9 14,88

Les concentrations en oxygène sont différentes en avril et début août, pour les dates suivantes,

les températures mesurées ponctuellement et en continue sont proches. Les concentrations en

oxygène sont relativement basses en juillet, août et septembre.

D’après la Figure 32, les concentrations en oxygène sont les plus élevées en mars où elles

atteignent plus de 14 mg/l et en décembre où elles sont comprises entre 10 et 12 mg/l.

Les valeurs les plus basses ont été relevées en janvier et en avril (2 mg/l), d’août à octobre

elles sont comprises entre 2 et 6 mg/l, elles chutent de nouveau en novembre.

Sur l’ensemble des mois concernés, la concentration moyenne journalière en oxygène a été

comprise entre 0,3 et 15 mg/l, elle est en moyenne de 5 mg/l.


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Figure 32 : Evolution de la température à la station de mesure de janvier à avril et d’août à décembre 2012

(source : BRL)

6.3 Les macro-invertébrés Les macro-invertébrés ont été prélevés le 20 juillet 2012 au niveau des deux stations de suivi

à l’aval du barrage : aval immédiat et champs de captage. Celles-ci ont été positionnées en

fonction des coordonnées GPS figurant dans les études précédentes pour pouvoir comparer les

résultats.

A l’aval immédiat du barrage (au niveau du pont de Vernet), la note obtenue est de 9/20, le

taxon indicateur est un éphéméroptère de la famille des Potamanthidea

(Potamanthus).L’indice est relativement robuste : 8/20 – taxon indicateur Polycentropodidae.

Les habitats de la station sont diversifiés mais les pierres et galets restent dominants et sont en

partie colmatés.


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Figure 33 : Répartition des taxons en fonction des modes trophiques, du courant et de la saprobie pour les

individus de la station aval immédiat barrage

Pour la station située au niveau des champs de captage, la note obtenue est de 9/20 classant la

station en qualité moyenne. Le taxon indicateur est un éphéméroptère de la famille des

Potamanthidae, la robustesse de l’indice est faible (6/20 – taxon indicateur Baetidae). De

nombreuses macrophytes sont présentes sur la station (Potamogeton nodosus, Fontinalis,

Elodée, Myriophyllum et Nitella), leur présence est favorisée par le chenal lentique peu

profond au niveau du tronçon prospecté.


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Figure 34 : Répartition des taxons en fonction des modes trophiques, du courant et de la saprobie pour les

individus de la station des champs de captage


Page 40

7 COMPARAISON AVEC LES STATION DU RESEAU

NATIONAL DE BASSIN (RNB) Les données 2012 du Réseau National de Bassin - Agence de l’Eau Loire Bretagne ont été

extraites de la base de données OSUR. Trois stations ont fait l’objet de comparaisons avec les

résultats obtenus dans le cadre du suivi de la qualité de l’eau de la retenue de Villerest, il

s’agit de :

- la station n° 04011300, la Loire à Balbigny

- la station n° 04012200, l’Aix à Saint-Georges de Baroille (affluent rive gauche de la

Loire)

- la station n° 04013000, la Loire au Pont de Vernay

Figure 35 : Localisation des différentes stations comparées (source : Géoportail)


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Tableau 16 : Valeurs minimales, maximales et moyennes des paramètres physiques et chimiques pour le suivi

2012 (source OSUR) et pour Pont de Presle et Amont Barrage


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A Pont de Presle, les concentrations en MES sont globalement plus faibles qu’à Balbigny

malgré les apports assez élevés de l’Aix. L’azote Kjeldahl est plus concentré à Pont de Presle

mais les concentrations restent proches des valeurs mesurées dans l’Aix. À l’inverse,

l’ammonium se trouve dans des concentrations plus faibles à Pont de Presle, probablement

consommé par les organismes photosynthétiques. Les concentrations en nitrates sont élevées

dans la Loire à Balbigny et dans l’Aix mais restent tout de même plus faibles au niveau de

Pont de Presle. Les paramètres phosphorés sont également dans des concentrations plus

faibles à Pont de Presle.

Les paramètres mesurés à l’amont du barrage et à l’aval sont difficilement comparables

(amont barrage : mesures moyennes sur la colonne d’eau, aval barrage : influence du

soutirage dans les couches profondes).

En revanche si l’on compare les paramètres des stations les plus éloignées (la Loire à

Balbigny et la Loire à Pont du Vernay), on observe que les concentrations sont globalement

plus faibles pour la station la plus aval, suggérant un stockage dans la retenue de Villerest.

8 PROPOSITION DE GESTION DU BARRAGE Actuellement de mai à juillet, le soutirage est réalisé par la prise haute (290 mNGF-300,5

mNGF) et d’août à avril c’est la prise basse qui prend le relais (278,5 mNGF-289 mNGF). Ce

protocole permet un abaissement de la thermocline de mai à juillet et d’éviter un rejet d’eau

anoxique à l’aval.

La thermocline, véritable barrière physique empêche la diffusion des éléments nutritifs issus

du relargage des sédiments en zone anoxique. Cependant, le passage à la prise basse en août

entraîne le rejet d’une eau désoxygénée potentiellement chargée en nutriments.

Entre les mois d’août et septembre, aucune des deux prises d’eau ne permet d’éviter le rejet

d’eau anoxique à l’aval.

La Figure 36 a été réalisée en traduisant l’épaisseur de la zone anoxique, la thermocline et la

zone euphotique en mNGF.


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Figure 36 : Graphique présentant les côtes moyennes de la zone euphotique, de la thermocline et de la zone

euphotique au regard des différentes vannes du barrage


Page 44

Deux volets d’action sont proposés :

- Agir sur les proliférations de cyanobactéries

- Limiter l’impact sur la Loire aval (rejet d’eau désoxygénée)

8.1 Agir sur les proliférations de cyanobactéries Actuellement, les concentrations en nutriments sont déterminées uniquement dans la zone

euphotique et dans les couches profondes. L’une des mesures qui pourra être proposée

concerne l’emplacement des prélèvements. Pour chaque campagne nous suggérons de réaliser

un prélèvement à la cote centrale de chaque vanne au niveau du point de suivi (calculé à partir

de la cote de la retenue). Les nutriments seront alors mesurés à ces profondeurs précises

correspondant à l’eau soutirée. Selon les concentrations mesurées, l’utilisation des différentes

vannes pourra être adaptée. Il faudra tout de même tenir compte des impératifs thermiques et

des concentrations en oxygène à l’aval de la retenue ainsi que des contraintes d’exploitation.

Concernant, le risque de prolifération de cyanobactérie, nous proposons de traduire

instantanément la profondeur de la zone anoxique, de la thermocline et de la zone euphotique

en mNGF et de mettre en place un système d’alerte simple du gestionnaire lorsque les

conditions deviennent favorables au développement de cyanophytes (nutriments rendus

disponibles par la diffusion à partir des sédiments).

Figure 37 : Mise en place d’un système d’alerte

Il existe très peu de moyen d’actions défavorisant la prolifération des cyanobactéries, seuls le

brassage ou la recirculation peuvent être envisagés. Cependant, ces actions comportent

également des effets indésirables et peuvent être à l’origine de mise à disposition du

phosphore dans la zone euphotique.


Page 45

Le tableau suivant présente à titre indicatif les différentes méthodes existantes à l’heure

actuelle, ainsi que les avantages et inconvénients de chacune. Il s’agit d’une liste exhaustive

de méthodes curatives dont certaines ont un impact avéré négatif sur l’environnement et ne

sont donc pas préconisées. Certaines pourraient être appliquées à la retenue de Villerest mais

semblent tout de même difficiles à mettre en œuvre.


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Tableau 17 : Tableau récapitulatif des méthodes curatives, avantages et inconvénients


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8.2 Limiter l’impact sur la Loire aval (rejet d’eau

désoxygénée) Tableau 18 : Proposition d’actions de gestion du barrage de Villerest

9 CONCLUSION La retenue de Villerest est eutrophe au regard des concentrations moyennes annuelles en

chlorophylle a et à la transparence moyenne annuelle mesurée sur les deux stations.

En référence aux classes de qualité définies par le SEQ Plan d’eau, les deux stations

étudiées sur la retenue de Villerest sont de mauvaise qualité au regard de l’anoxie de

l’hypolimnion et de la teneur maximale en éléments nutritifs (phosphore total). La

transparence et les concentrations moyennes estivales en chlorophylle a et phéopigments

classent l’amont du barrage en qualité médiocre et la station du Pont de Presle de qualité

moyenne à médiocre.

Cette mauvaise qualité de l’eau avait déjà été mise en évidence lors du suivi annuel en 2011,

les paramètres déclassant étant identiques. On note tout de même une légère amélioration à

Pont de Presle.

La transparence a été comprise entre 1m et 2,4m au Pont de Presle et 1,4m et 2,9m à l’amont

du barrage. Celle-ci est donc en moyenne plus élevée au niveau du barrage. La transparence

au Pont de Presle semble être influencée par l’augmentation des débits observée en avril et au

début du mois de juin. Le 4 juin 2012, la concentration en chlorophylle a élevée et la

prolifération des lentilles d’eau ont contribué à la faible transparence des eaux. A l’amont du

barrage, de faibles valeurs de transparence ont été enregistrées le 18 juin et le 17 juillet 2012,

dates pour lesquelles les valeurs de chlorophylle a étaient très importantes (58 et 96µg/l), la

teneur en MES du 17 juillet est également en relation avec la faible transparence des eaux.

On observe une stratification thermique marquée à l’amont du barrage entre le mois de juin et

le mois d’octobre avec une thermocline comprise entre 26 et 35m de profondeur. Il existe

également une stratification au niveau du Pont de Presle observée entre le mois de juin et le

mois de septembre, de part sa situation, cette station est plus influencée par les débits de la

Loire.

Situation à risques Actions Avantages Inconvénients

Mise en place d'un dispositif de

réoxygénation (jet)

Concentrations

satisfaisantes en oxygène à

l'aval

Mise en œuvre difficle

due à la configuration du

barrage

Arrêt du turbinage durant cette période Utilisation de la vanne de

faible débit permettant une

bonne réoxygénation

Contraintes

d'exploitation

Maintien du turbinage et apport d'eau

oxygénée via une prise de surface - Il

n'existe actuellement pas de vanne de ce

type, un système de "siphon" peut être

mis en place

Concentrations

satisfaisantes en oxygène à

l'aval

Impact thermique plus

prononcé - eau plus

chaude en surface et

perte de volume utile

Soutirage d'eau

désoxygénée (en août

notamment)


Page 48

La sursaturation en oxygène des eaux superficielles a été observée régulièrement entre le mois

d’avril et le mois de septembre avec des valeurs significatives le 25 avril, 4 juin et 17 juillet

pour les deux stations, à mettre en relation avec les fortes productions phytoplanctoniques

associées à des pH basiques. Les teneurs maximales en oxygène dissous en surface ont été

mesurées le 4 juin (161,1%) et le 30 juillet (165,7%) au Pont de Presle ; le 18 juin (188,8%) et

également le 30 juillet (181,8%) à l’amont du barrage.

Les précipitations de début mai et début juillet ont conduit à un déficit en oxygène sur les

deux stations. Cette situation a également été observée le 27 août faisant suite à la hausse des

débits sur la Loire amont et à Villerest. A partir du début du mois d’octobre un déficit en

oxygène a été mesuré dans les eaux superficielles des deux stations, situation se reproduisant

chaque année suite à l’abaissement de la retenue.

A l’amont du barrage, une zone anoxique est observée à partir de début juin et jusqu’en

septembre. L’épaisseur de l’épilimnion anoxique augmente progressivement jusqu’en août ou

elle débute à partir de 11 m de profondeur soit 31 m d’épaisseur. Cette zone s’amenuise

fortement dès septembre suite à l’abaissement du niveau de la retenue. La colonne d’eau est

complètement réoxygénée et homogène en novembre. Concernant, le Pont de Presle,

l’établissement de l’hypolimnion anoxique est plus tardif et débute en juillet pour atteindre un

maximum d’épaisseur le 27 août. Tout comme à l’amont du barrage, cette zone devient très

faible début septembre et la colonne d’eau est entièrement réoxygénée le 24 septembre.

Au niveau du Pont de Presle, la zone anoxique a occupé la partie inférieure de l’épilimnion et

durant le mois d’août 2012, cette situation peut être à l’origine de l’enrichissement de la zone

euphotique en nutriments suite à la diffusion de ceux-ci à partir des sédiments.

Les concentrations moyennes et maximales en éléments phosphorés sont plus élevées au Pont

de Presle qu’à l’amont du barrage. Les teneurs les plus importantes sont relevées au printemps

et à l’automne, les plus basses pendant la saison estivale suite à la consommation par le

phytoplancton. Deux fortes valeurs en phosphore total ont été enregistrées au niveau du Pont

de Presle et sont liées à des épisodes pluvieux, l’impact des apports de la Loire se faisant plus

ressentir au niveau de cette station. Ces pics n’ont pas été retrouvés au niveau de la station

amont barrage mettant en évidence les phénomènes de dilution, de consommation et de

sédimentation se produisant entre les deux stations. Dans la zone profonde au niveau du

barrage, les teneurs en phosphore observent deux pics de concentration (0,37 mg de P/l le 17

juillet et 0,34 mg de P/l le 24 septembre). Celui-ci augmente globalement avec

l’accroissement progressif de la zone anoxique. On observe une chute brutale de la

concentration en phosphore total le 30 juillet, probablement liée à la consommation par le

phytoplancton.

Les teneurs des différents paramètres azotés sont en moyennes plus élevées dans la zone

euphotique au Pont de Presle qu’en Amont du barrage, hormis pour l’ammonium qui présente

des concentrations légèrement plus importantes. Les concentrations en azote sont plus élevées

au printemps et à l’automne, les valeurs les plus faibles ont été enregistrées le 27 août sur les

deux points de suivi (0,2 mg de NO3/l pour Amont barrage et 0,3 mg de NO3/l pour Pont de

Presle). Au fond du barrage, les concentrations en ammonium sont importantes et supérieures


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à 1 mg de NH4/l à partir de mi-juillet jusqu’au début du mois d’octobre. Deux fortes valeurs

ont été mesurées le 30 juillet et le 10 septembre, toutes deux supérieures à 2 mg de NH4/l.

Les teneurs en chlorophylle au niveau du barrage ont présenté des valeurs très élevées le 18

juin et le 17 juillet atteignant 95,57 µg/l, une chute brutale est observée début juillet sur les

deux stations associées à un déficit en oxygène dans la zone euphotique.

L’observation du peuplement phytoplanctonique sur état frais a révélé la présence de

cyanobactéries dans la majorité des prélèvements et notamment d’un genre producteur de

toxine (Microcystis sp.). D’après les comptages, elles dominent le peuplement en nombre de

cellule/ml en septembre et octobre pour les deux stations, ce sont cependant les pyrrophytes

qui dominent le peuplement en biomasse du fait de leur poids moléculaire plus important. Les

diatomées sont également très présentes dans le peuplement.

A l’aval du barrage, les concentrations en fer et manganèse présentent une tendance à

l’augmentation suite au changement de vanne ayant lieu en août. Les concentrations de ces

éléments sont également influencées par les débits moyens sortants et la cote du barrage.

La détermination de l’IBGA a révélé une qualité d’eau moyenne en aval du barrage. Les deux

stations prélevées sont identiques au suivi 2011. Au regard des différents faciès observés lors

de la prospection, nous proposons le déplacement de la station située au niveau des champs de

captage qui semble peu représentative.


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Annexe 1 MINISTERE DE L’ECOLOGIE ET DU DEVELOPPEMENT DURABLE

AGENCES DE L’EAU

SEQ PLAN D’EAU

3. CLASSES DE QUALITE DES VARIABLES

2003

AQUASCOP / GAY- Environnement


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SUIVI LA QUALIT L’AU LA RETENUE DE VILLEREST ......ET DE TERRAINS : Magalie SKALJAC, Marie-Eve...

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