EN :

The occurrence of the mesophilic motile Gram negative non enterobacterial species A. hydrophila in the wild is a major problem that deserves to be resolved since it is a potentially pathogen able to enter into a non-culturable state on routine bacteriological plating media. These non-culturable forms can be detected by several direct or indirect visualization methods. This species has frequently been isolated from pathological forms in fish farming marine areas, especially near wastewater discharges. Consequently, we studied A. hydrophila in marine water microcosms placed during a 24 hour period in treated waste waters and compared with the homologous strain not placed in the same conditions. Thus, two kinds of microcosms were prepared using filtered and autoclaved marine water or waste water, inoculated by A. hydrophila and maintained at 25°C in darkness. The results obtained indicated that A. hydrophila population incubated at 25°C in marine water declined rapidly (3.21 log units in plate count number) during the first three days. Additionally, we noted that A. hydrophila incubated in marine water after a previous treatment in waste water declined progressively to 2.74 log units (in plate count number). Nevertheless, we showed no significant variations of the number of total bacterial cells for A. hydrophila developed in marine water after prior treatment in waste water, despite the appearance of the VBNC form. During this state, rods of normal size, elongated cells and cocci were obtained. Concomitantly, we determined several changes in biochemical and antimicrobial patterns of stressed A. hydrophila, notably the acquisition of adipate metabolization and an increase of resistance to antimicrobial compounds, especially for A. hydrophila incubated in marine water after treatment in waste water.

FR :

A. hydrophila (mésophile, Gram négative, mobile) compte parmi les espèces non entérobactériennes opportunistes du milieu aquatique. Son isolement ou son dénombrement en milieu marin selon les méthodes classiques est compromis par l’acquisition de la forme viable non cultivable (VNC) chez la bactérie dont la visualisation repose sur des méthodes moins usuelles, notamment la cytométrie en image ou en flux. En pathologie aquacole, A. hydrophila compte parmi les espèces les plus fréquemment isolées, notamment dans les zones de rejets. Le présent travail a été effectué en vue d’étudier la survie d’A. hydrophila en eau de mer après transit en eaux usées domestique. Ainsi, deux types de microcosmes ont été utilisés, le premier rempli d’eau de mer filtrée, stérile et placé à 25 °C à l’obscurité; le second est rempli d’eau usée filtrée, stérile et placée pendant 24 h à l’obscurité avant transfert en eau de mer. Les caractéristiques intrinséques : cultivabilité, forme cellulaire, profils biochimiques et antibiotypiques ont été suivis au cours de ce stress. Les résultats obtenus indiquent que la cultivabilité d’A. hydrophila placée directement dans l’eau de mer diminue rapidement durant les trois premiers jours d’incubation (3,21 Ulog). Aussi, nous avons noté une réduction progressive de la cultivabilité d’A. hydrophila placée en eau de mer après transit en eaux usées (2,74 Ulog). Néanmoins, le nombre de cellules totales ne montre pas de variation significative tout le long de la période de suivi (30 jours), avec l’apparition de la forme Viable Non Cultivable (VNC). Au cours de ce stress, nous avons observé des cellules de formes bacillaires, allongées et arrondies réduites. Parallèlement, nous avons trouvé qu’A. hydrophila ayant séjourné en eau de mer (avec ou sans passage en eaux usées) a subi différentes modifications ayant porté aux caractéristiques biochimiques et antibiotypiques, dont les plus remarquables sont la capacité à métaboliser l’adipate et l’acquisition de nouvelles résistances aux antibiotiques, notamment après passage en eaux usées.

FR :

Cet article propose de valoriser les jaugeages volants dans un cadre de régionalisation de débits caractéristiques d’étiage. La variable examinée est le débit mensuel minimal annuel de fréquence quinquennale sèche (QMNA5). Le jeu de données est formé de 133 stations hydrométriques réparties dans le bassin Seine-Normandie.

La méthode dite « des jaugeages épisodiques » calcule le QMNA5 en un site cible (peu jaugé) en multipliant la valeur de QMNA5 d’une station hydrométrique voisine par un coefficient k. Ce coefficient k est obtenu à partir d’observations concomitantes au site cible et à la station d’appui. Une étude de sensibilité à la stratégie de collecte des jaugeages et au degré de similitude entre le site cible et la station de référence montre une faible sensibilité au nombre de jaugeages volants (le risque d’erreur importante est cependant plus élevé avec peu de données). En outre, il semble préférable d’effectuer les mesures en période d’étiage, de rechercher une station d’appui sur le même linéaire et de calculer k selon le rapport des moyennes des débits synchrones. Cette méthode a été comparée à des méthodes d’interpolation classiques (régression et deux variantes du krigeage). Leur performance a été appréciée par validation croisée sur le jeu de données en considérant tour à tour chaque station comme peu jaugée. Les méthodes géostatistiques, équivalentes en matière d’efficience, sont plus fiables qu’une régression linéaire exploitant des données climatologiques, mais sont surpassées par la méthode des jaugeages volants. Enfin, la méthode des jaugeages épisodiques a été intégrée dans un cadre géostatistique pour extrapoler les valeurs obtenues aux sites peu jaugés. La validation croisée opérée montre que l’exploitation des jaugeages épisodiques, même en nombre réduit dans une méthode régionale, permet donc de mieux apprécier les valeurs de QMNA5.

EN :

A general framework for improving the use of sporadic measurement data to estimate low flow characteristics is presented. The variable studied is QMNA5, the annual minimum monthly flow with a return period of 5 years. The dataset consists of 133 gauging stations of the Seine-Normandy basin.

The method using the sporadic measurement data provides estimates of QMNA5 at a poorly gauged site by multiplying QMNA5 computed at a nearby gauging station by a scale coefficient k. The value of k is obtained through synchronous measurements recorded at the poorly-gauged site and at the nearby station. A sensitivity analysis of the data collection strategy and of the similarity of the two sites indicated a weak sensitivity to the number of sporadic measurement data. However, the risk of a large bias is obviously higher when few measurements are involved. In addition, we recommend collecting measurements during the low flow period, choosing the donor site upstream or downstream from the poorly gauged site, and computing k as the ratio of the average of the synchronous discharges.

This method was compared to three regionalization procedures: regression analysis and two variants of kriging. Their efficiency was measured by cross validation. The procedure considered in turn each station from the dataset as a poorly gauged site. Regression analysis performed worse than the two kriging techniques, the efficiencies of which were comparable. The method using sporadic measurement data yielded the best predictive performance even when the collected data were few. This method was introduced into a geostatistical framework to extrapolate the values obtained at the poorly gauged sites. A cross validation was carried out and demonstrated that there was a significant gain in accuracy in the interpolated QMNA5 values, even when using only a few sporadic measurements to supplement regional information.

EN :

Biosorbents, especially those derived from seaweed (macroscopic algae) and alginate derivatives, exhibit high affinity for many metal ions. Because biosorbents are widely abundant (usually biodegradable) and less expensive than industrial synthetic adsorbents, they hold great potential for the removal of toxic metals from industrial effluents. Various studies have demonstrated the efficiency of living and non-living micro-organisms, such as bacteria, yeasts, moulds, micro-algae, cyanobacteria and biomass from water treatment sewage to remove metals from solution. Several types of organic and inorganic biomass have also been used as sorbent materials. In addition, by-products from the forestry industry, as well as agriculture waste and natural sorbents, have also been studied. This paper reviews and summarizes some key recent developments in these areas and it describes and discusses some specific applications of selected natural sorbents.

FR :

Les biosorbants, particulièrement ceux préparés à partir des algues macroscopiques et des dérivés d’alginate, démontrent une très bonne capacité d’adsorption des ions métalliques toxiques. Ces biosorbants étant facilement disponibles (biodégradable) et moins coûteux que les adsorbants (industriels) synthétiques, ils présentent un grand potentiel d’utilisation pour l’enlèvement des métaux toxiques des effluents industriels. Les récents développements dans ce domaine ont été revus et font l’objet de la présente synthèse. Des applications spécifiques sont décrites et discutées.

Diverses technologies sont disponibles pour enlever les métaux des effluents industriels tels que la précipitation (sous forme d’hydroxydes ou de sulfures), la coprécipitation, l’adsorption, l’extraction par solvant, la cémentation, l’électrodéposition, l’électrocoagulation, l’échange d’ions et les technologies de séparation membranaire. Néanmoins, la plupart de ces techniques présentent des coûts d’exploitation élevés et, dans certains cas, sont limitées en terme de rendement d’élimination des métaux. Dans ce contexte, l’utilisation d’adsorbants naturels (dérivés de matière organique ou inorganique) constitue une alternative intéressante aux produits synthétiques. De nombreux articles ont d’ailleurs été publiés au cours des dernières années faisant état de la performance d’une grande variété d’adsorbants naturels pour enlever les métaux des effluents.

Plusieurs espèces d’algues marines ont aussi démontré des propriétés pour adsorber les métaux, mais les algues marines brunes, telles que Sargassum et Ascophyllum semblent avoir la plus grande capacité de rétention des métaux, à cause de leur grande concentration en polysaccharides. L’intégrité physique des algues est également importante, ceci afin de prévenir leur désintégration pendant les processus d’adsorption. Afin d’améliorer la stabilité et les propriétés mécaniques des algues fraîches, diverses méthodes ont été suggérées : i) greffage dans des polymères synthétiques; ii) incorporation dans des matériaux inorganiques; iii) liaison sur un support adéquat; et iv) séquestration par un agent de liaison.

L’acide alginique est un polymère naturel se trouvant dans les algues brunes. Ce polymère est extrait en traitant les algues avec une solution de carbonate de sodium, puis l’acide alginique est précipité, ou converti en sel d’alginate de calcium. Lorsque l’acide alginique réagit avec des ions polyvalents, tel que le calcium, une séquestration se produit procurant un gel d’alginate ayant des forces structurales significatives. L’alginate de calcium peut être préparé sous plusieurs formes, telles que des billes, de la poudre, des membranes, des fibres ou des supports d’immobilisation cellulaire. Les billes sont particulièrement intéressantes du point de vue de leur application et de leur réutilisation.

L’utilisation des algues marines en tant que procédé d’enlèvement des métaux doit tenir compte de plusieurs considérations techniques. Les systèmes de biosorption utilisent les biomasses sous forme solide en un procédé conventionnel de contact solide-liquide et, dans certains cas, les systèmes comprennent plusieurs étapes de biosorption et de désorption. L’effluent à traiter peut entrer en contact avec la biomasse selon un procédé en mode discontinu, semi-continu ou continu. Une fois saturés en métaux lourds, les adsorbants peuvent être disposés de façon sécuritaire, ou être réutilisés après élution des métaux. Dans ce cas, la plupart des métaux lourds (Cd, Co, Cu, Mn, Pb, Zn) peuvent être élués à l’aide d’acides dilués (chlorhydrique, sulfurique, nitrique) ou de solutions salines concentrées. Certains métaux qui sont moins dépendants du pH d’adsorption (Au, Ag, Hg) ne peuvent être élués en utilisant un acide dilué. Des solutions de thiourée ou de mercaptol peuvent être utilisées pour l’or et l’acétate de sodium pour la récupération de l’argent. La combustion des algues est également possible, néanmoins, elle n’est envisageable que si l’adsorbant est peu dispendieux et grandement disponible.

Plusieurs types de biomasses organiques ou inorganiques peuvent être utilisés comme matériaux adsorbants. Des études ont démontré l’efficacité des microorganismes vivants ou morts incluant les bactéries, les levures, les moisissures, les microalgues, les cyanobactéries et les biomasses issues du traitement des eaux usées (boues d’épuration). Les rejets de l’industrie forestière, incluant les sciures et les écorces de bois riches en lignine et en tannins, ont été également étudiés de façon intensive. Certaines plantes aquatiques (Ceratophyllum demersum, Lemna minor, Myriophyllum spicatum) ont également été évaluées pour leur capacité en phytofiltration et phytoassainissement. D’autres études ont été effectuées sur la performance de fixation des métaux de la chitine, cette dernière étant un biopolymère naturel très abondant, lequel est classé second après la cellulose en terme d’abondance. Ce biopolymère se retrouve largement dans l’exosquelette des crustacés et des coquillages. Le chitosan est produit en effectuant la dé-acétylation de la chitine en milieu alcalin. La mousse de tourbe, les déchets d’agriculture (résidus de thé et de café, pelures de certains légumes, écailles de noix, d’arachides, de cacao) et divers autres adsorbants de nature inorganique (sable, argile, oxyde, zéolites) ont également été étudiés pour la récupération des métaux en solution.

D’un point de vue économique, plusieurs méthodes existent pour traiter les eaux usées. La sélection d’une méthode dépend de plusieurs critères, tels que la compatibilité avec les opérations existantes, les coûts d’exploitation, la flexibilité des procédés afin de pouvoir traiter des variations de charges hydrauliques et de concentrations de contaminants. La méthode doit être aussi fiable, robuste et simple d’utilisation. Dans certains cas, des économies substantielles peuvent être réalisées en faisant appel à l’adsorption des métaux sur des biomasses, comparativement aux procédés conventionnels, tel que la précipitation des métaux.

FR :

L’objectif de ce travail est d’étudier les risques de ruissellement et d’érosion dans le bassin versant du Rhéraya (Haut-Atlas du Maroc) au moyen d’un irrigateur manuel à rampe sur 1 m². Nous recherchons des indicateurs faciles à déterminer directement sur le terrain (états de surface du sol) ou à partir des tests en laboratoire (stabilité des agrégats, texture, matière organique), qui soient bien corrélés avec l’infiltrabilité et la turbidité issues des tests d’infiltrométrie. Pour les différents sols affleurant dans le bassin, les résultats ont mis en évidence une grande variabilité de l’infiltrabilité (de 1 à 70 mm.h^‑1) et de turbidité des eaux de ruissellement (de 1,5 à 325 g.L^‑1). La turbidité a pu être mesurée correctement grâce à la mise au point d’un nouveau dispositif de collecte des eaux de ruissellement de l’irrigateur. Bien que l’infiltrabilité et le ruissellement soient la résultante d’interactions entre toutes les caractéristiques physiques du sol, certaines apparaissent dominantes dans notre contexte. Nous montrons ainsi que l’infiltrabilité est déterminée principalement par la texture et l’ouverture de la surface du sol et que la turbidité est due essentiellement à la surface de sol nu exposée au ruissellement. Ces indicateurs cartographiables offrent la possibilité d’une spatialisation des risques d’érosion au niveau du bassin versant.

EN :

The objective of this study was to investigate the risks of runoff and erosion of soils in the Rheraya catchment (High Atlas, Morocco) using infiltrometer tests on 1 m2 plots. We were looking for indicators that are easily obtained directly from field observations (ground surface features) or by laboratory tests (aggregate stability, soil texture and organic matter), and are well correlated with infiltrability and turbidity measurements from the infiltrometer tests. For the various soils present in the study area, the results show a large variability of infiltrability values (from 1 to 70 mm·h-1) and turbidity (from 1.5 to 325 g·L-1). The turbidity was correctly measured thanks to the development of a new runoff collector that doesn’t disturb the soil. Although runoff and erosion are the result of interactions among many parameters, some of these appear to be dominant in our case. The measurements show that the infiltrability was correlated mainly with texture and soil surface opening, whereas turbidity was related to the surface of bare soil that was exposed to runoff. These indicators may be used to determine the spatialization of potential erosion in the Rheraya catchment.

FR :

La salinisation des sols constitue un risque majeur du développement de l’irrigation dans le monde. Dans le Delta du Fleuve Sénégal, l’existence d’une nappe phréatique salée et proche de la surface du sol accentue ce risque. Une modélisation des transferts hydriques a été réalisée pour mieux évaluer ce risque. Elle a été faite à partir du code Hydrus sur l’ensemble du cycle cultural et a pris en compte deux types de sol et deux modes de culture de cette région : la simple et la double culture. Elle a permis d’estimer les flux hydriques descendants pendant la phase d’irrigation par submersion, et les flux hydriques et salins ascendants pendant la phase d’irrigation et de non-irrigation. Cette modélisation indique que : i) le toit de la nappe salée remonte d’environ 50 cm pendant la phase d’irrigation; ii) une zone non saturée de faible épaisseur subsiste entre la surface inondée et la nappe; iii) l’infiltration cumulée est deux fois plus forte en double qu’en simple culture; et iv) la forte évaporation durant la phase de non-irrigation peut faire remonter entre 5,5 à 6 t de sels par ha et par an, selon les sols et les conditions de culture. Cette modélisation, qui s’appuie sur des mesures in situ des paramètres hydrodynamiques, devra être confrontée à des observations in situ de flux. Elle devra intégrer des processus non pris à ce stade tel que le piégeage d’air. Les relevés piézométriques depuis dix ans montrent, par ailleurs, un léger relèvement du niveau de la nappe salée. L’ensemble de ces résultats est suffisamment préoccupant pour préconiser, dans le cas d’une irrigation par submersion, la mise en place d’un drainage superficiel pour éviter le relèvement de la nappe et assurer l’évacuation des sels hors de la nappe et, par là, la pérennisation de l’agriculture dans cette région du Delta du fleuve Sénégal

EN :

Soil salinisation is a major hazard of the extension of irrigation in the world. In the Delta of the Senegal River Valley, a highly saline groundwater close to the soil surface increases this hazard. A water and salt modeling by means of the Hydrus code has been performed to evaluate this hazard. Two soil types and two crop systems, a single and a double one, have been considered. The calculations have been performed on the complete agricultural cycle to determine water flows going down during the irrigation phase, and water and salt flows ascending to the soil surface during the irrigation and non irrigation phases. The modeling shows that: 1) the recharge due to the irrigation period induces an elevation of the water table of about 50 cm; 2) an unsaturated zone persists between the flooded surface and the water table; 3) the cumulative infiltration is two times higher in the double crop rice system than in the single crop system; 4) the high evaporation during the dry phase causes an ascension of from 5.5 to 6 t of salts per ha and per year according to the soil type and the crop system. This modeling, which was based on field measurements of hydrodynamic properties, has to be validated by field observations of the fluxes. Some processes such as air trapping should be tested. Piezometer monitoring over the past 10 years indicates a slight rise in the saline water table. All these results demonstrate the relevance of setting up a surficial drainage system for the flooded irrigation fields, to avoid an elevation of the water table and to evacuate salts from the soil surface, in order to perpetuate agriculture in the Delta of the Senegal River Valley.

EN :

This paper documents the aqueous transport of acidic drainage in the Little and Main Sackville Rivers in Nova Scotia, and contributes to a better general understanding of the movement and duration of impact in such an event. Acidic drainage has been often noted as a major environmental hazard in mainland Nova Scotia. In addition to the details of the distribution and dispersal of metal concentrations in the Sackville Rivers ecosystem, some of the effects upon the aquatic organisms in the area are presented.

Both an automated and hand-held devices were used to obtain physical water quality both prior to and after the event. The environmental impacts of the contaminant are discussed in terms of their immediate effects. The immediate effects in the mixing zone, where toxicity occurred, were at the entrance of the acid-bearing outflow, where there was a presence of mixing with the higher pH waters in the main channel. More than 4000 dead fish were counted (including approximately 300 American eels (Anguilla rostrata), 1000 one-year-old salmon (Salmo salar), 150 two-year-old salmon, 24 small-mouth bass (Micropterus dolmieui) and 24 suckers (Catostomus commersonii), in addition to minnows (specific species unidentified), small gaspereau (Alosa pseudoharengus), brook trout (Salvelinus fontinalis), freshwater mussels (specific species unidentified), and a snapping turtle (Chelydra serpentina). It is most likely that the fish kill resulted from rapid suffocation due to metal flocculants clogging the gills. It was in this zone where dissolved metals precipitated (Al, Fe, Cu).

FR :

Le drainage acide a souvent été identifié comme un danger environnemental majeur. Cet article décrit un épisode d’acidification qui s’est produite dans la rivière Sackville, Nouvelle Ecosse, Canada. Il contribue à offrir une meilleure compréhension de la durée d’impact d’un tel événement. Outre les détails concernant la distribution et le dispersement des concentrations métalliques dans la rivière Sackville, cet article souligne aussi quelques effets subis par les organismes aquatiques de la rivière.

Pour suivre la qualité de l’eau avant, pendant et après l’épisode, des échantillons d’eau ont été prélevés à l’aide d’un appareil mécanique automatisé et analysés pour diverses variables (pH ; conductivité ; ions majeurs ; métaux traces); certaines mesures (pH ; conductivité, turbidité ; oxygène dissous ; température) ont également été effectuées manuellement. Les impacts environnementaux les plus évidents se sont manifestés dans la zone de mélange, où les eaux acides ont rencontré les eaux de la rivière Sackville principale, qui avaient un pH nettement plus haut. Plus de 4000 poissons sont morts, y compris environ 300 anguilles américaines (Anguilla rostrata), 1000 saumons âgés d’un an (Salmo salar), 150 saumons de deux ans, des achigans à petite bouche (Micropterus dolmieui) et 24 meuniers noirs (Catostomus commersonii), en plus de menés (espèces non identifiées), de petits gaspareaux (Alosa pseudoharengus), de truites mouchetées (Salvelinus fontinalis), des moules d’eau douce (espèces non identifiées) et une tortue mordante (Chelydra serpentina). Il est fort probable que les poissons sont morts d’asphyxiassions rapide due à la présence de métaux floculés qui leur aurait bouché les branchies. C’était dans cette zone que les concentrations de métaux dissous se précipitaient (Al, Fer, Cu).

FR :

Le Lac Nord de Tunis, dont la superficie est d’environ 24 km² et la profondeur moyenne de 1,5 m, est lié à la mer par des écluses à marée appelées « Écluses de Khéréddine ». Nous avons étudié le fonctionnement hydrodynamique actuel de ce lac en utilisant un modèle bidimensionnel, intégré sur la hauteur d’eau. Le logiciel utilisé («Surfacewater Modeling System» ou SMS) ne simule pas le fonctionnement des écluses qui s’ouvrent et se ferment automatiquement en fonction du niveau de la marée en mer, comme c’est le cas dans le lac de Tunis. Pour cela, nous avons modifié son code source pour tenir compte du fonctionnement réel des écluses.

Les paramètres du modèle sont calibrés en utilisant des mesures hydrauliques récentes, réalisées en décembre 2005. Le modèle a ensuite été utilisé pour simuler le fonctionnement hydrodynamique moyen actuel du lac. Les résultats de ces simulations montrent un bon fonctionnement hydraulique du lac : absence de zones de stagnation et renouvellement fréquent des eaux ne dépassant pas 21 jours.

L’étape suivante a consisté en la mise au point d’un modèle écologique par zone (en divisant le lac en cinq zones supposées homogènes) couplé avec le modèle hydrodynamique. Il est basé sur les équations utilisées par HALCROW (en 1990) et calibré sur des mesures de l’année 2002. Ce modèle traite l’évolution des variables suivantes : la salinité, l’oxygène dissous, la chlorophylle a, les biomasses des macroalgues, du phytoplancton et du zooplancton, ainsi que les nutriments dans le compartiment détritique, dans la colonne d’eau et dans les sédiments.

Les premiers résultats du modèle écologique sont encourageants. Cependant, des mesures complémentaires (des macroalgues, du phytoplancton et du zooplancton dans le lac, de l’azote et du phosphore dans les sédiments de surface) permettraient d’améliorer le calage et les résultats du modèle écologique.

EN :

This work deals with the modelling of the hydrodynamic and ecological functioning of the Tunis North Lake. The Tunis North Lake is situated north-east of Tunisia, its surface is about 24 km² and the average depth is 1.5 m. The lake is connected to the Gulf of Tunis by the Khereddine channel through ten sluices functioning under tide’s effect. In fact, five of these sluices are opened on flood tide and the others on ebb tide. These sluices were built with a separation dam, in the centre of the lake, during the period between 1985 and 1988, in order to improve the water circulation and the quality of the lake.

We then studied the actual hydrodynamic functioning of the lake by using a 2D vertical-integrated model. The numerical software used is the «Surfacewater Modeling System» (SMS). The initial code, SMS, does not simulate the change of the boundary conditions through the time of simulation, as it really occurs on the Khereddine sluices, which open in an automatic way according to the tide: high tide (opened northern sluices and closed southern sluices) and low tide (closed northern sluices and opened southern sluices). Therefore, first of all, we modified the source code of software «SMS» to take into account this specification of the Tunis North Lake.

After these modifications, we carried out the calibration of the model by basing outselves on recent hydraulic measurements performed in December 2005. The model’s calibration enabled us to simulate the average hydrodynamic functioning of the lake, by imposing average boundary conditions: An average tide of marling 20 cm at the Khereddine sluices and a constant flow on the power electric station of La Goulette. The results of these simulations showed «a correct» functioning of the Tunis North Lake through an exchanged flow with the sea of 66 m³/s, an exchanged daily volume of 1.65 Mm³/day, a velocity field that scanned all the surface of the lake and an average residence time of water in the lake of approximately 21 days which can reach 16 days with maximal tide and western wind of intensity 6 m/s.

The following stage consisted in the development of a zonal ecological model taking into account specificities of the lake and the data which are available. This model was coupled with the hydrodynamic model that is presented in the preceding stage, in particular with regard to the exchanges between the zones (or sea) defined in the ecological model. The ecological model computes the evolution of the biomasses of the macroalgae, phytoplankton and zooplankton as well as nutrients in detritus, water column and sediments, the salinity, the dissolved oxygen and the chlorophyll-a concentrations. In this model, the growth of phytoplankton and macroalgae depends on the water temperature, light intensity and nutrient. Competition between phytoplankton and macroalgae for nutriments is simulated. The computation was carried out in two steps. The first step consists in the preliminary calibration of the model on the basis of measurements of water quality performed during the year 2002 and the parameter update used by HALCROW (Sir William Halcrow & Partners Ltd) (in 1990) which enabled us to bring closer the results of the model to the actual characteristics of the lake. The cyclical nature of the population density of macroalgae was reproduced, with a bloom throughout the spring especially in the southern part of the lake. In the second step, we carried out a five-year predictive simulation of the ecological functioning of the lake from the year 2002. The results of this simulation showed us that the lake presents good ecological conditions.

The results of the present ecological model are the best results that we can obtain using the available data, but further measurements of phytoplankton, zooplankton, macroalgae and nutrients in the sediments can improve considerably the results of this model.

FR :

Le projet international et pluridisciplinaire AMMA (Analyse Multidisciplinaire de la Mousson Africaine) a été initié en vue de mieux comprendre les variabilités climatiques de l’Afrique de l’Ouest et leur impact hydrologique. La haute vallée de l’Ouémé au Bénin (10 000 km²) a été retenue et instrumentée (pluie, débit et nappe) depuis 1997. Le sous-bassin de la Donga (586 km²), cadre d’observations intensives depuis 2003, permet de préciser les processus majeurs et quantifier les termes du bilan hydrologique. Le travail vise à déterminer le fonctionnement hydrogéochimique du bassin de la Donga, et à identifier et quantifier les composantes majeures de l’écoulement de surface par traçage géochimique naturel.

Le caractère temporaire des eaux de surface, la très faible minéralisation des écoulements ainsi que l’asynchronisme entre le tarissement des rivières et la vidange de la nappe phréatique traduisent une origine superficielle des débits et un échange de flux négligeable entre cette nappe et le réseau hydrographique. L’écoulement à l’exutoire, limité à la saison des pluies, apparaît être essentiellement formé d’un flux rapide (ruissellement Hortonien et écoulement sur surfaces saturées) et d’un flux lent de subsurface (vidange de nappes perchées saisonnières), sans contribution significative de la nappe phréatique. En accord avec ce fonctionnement, une séparation géochimique de l’hydrogramme de trois crues a été réalisée.

EN :

The international and multidisciplinary AMMA project (African Monsoon Multidisciplinary Analysis) was designed to better understand the West African climatic variability and its hydrological impact. To attain this goal, the upper Oueme river (10,000 km²) was instrumented (rainfall, runoff and groundwater) in 1997. In 2003, the Donga subwatershed (586 km²) was selected in order to characterize the major processes and quantify components of the water budget. Specifically, the objective was to identify and quantify the major components of the surface flow using a ydrogeochemical approach.

The transient character of the surface water, the very low mineralization of the river as well as the asynchronism between the drying up of rivers and the water table height, suggest a shallow origin for the river flow and an unimportant exchange between that water table and the hydrographic network. River flow at the outlet, limited to the rainy season, appears to be essentially made of a rapid runoff (Hortonian runoff and flow over saturated soils) and a subsurface delayed flow without significant contribution of the water table. In agreement with this assumption, a hydrograph separation for three floods was achieved.

FR :

Dans ce travail, nous avons élaboré un modèle de prédiction des variations de la température d’un cours d’eau en fonction de variables climatiques, telles que la température de l’air ambiant, le débit d’eau et la quantité de précipitation reçue par le cours d’eau. Les réseaux de neurones statiques ont été utilisés pour approximer la relation entre ces différentes variables avec une erreur moyenne de 0,7 °C. Par ailleurs, nous proposons un modèle de prédiction de l’évolution de la température de l’eau à court et moyen termes pour les jours (j + i, i = 1,2,..). Deux méthodes ont été appliquées : la première, de type itérative, utilise la valeur estimée du jour j pour prédire la valeur de la température de l’eau au jour j + 1; la seconde méthode, beaucoup plus simple à mettre en oeuvre, consiste à estimer la température de tous les jours considérés en une seule fois.

L’optimisation de la fonction de coût par l’algorithme de Levenberg-Marquardt, disponible dans l’outil « réseaux de neurones » de MATLAB a permis d’améliorer nettement la performance des modèles. Des résultats très satisfaisants sont alors obtenus en testant la validité du modèle par la validation croisée avec des erreurs moyennes de prédiction à sept jours de 1,5 °C.

EN :

Understanding and predicting water temperatures is essential in order to help prevent or forecast high temperature problems. To attain this objective, we define in this work a model that predicts temperature variations in a small stream according to climatic variables, such as air temperature, water flow and quantity of rainfall in the river catchment. Static neural networks were used as a technique for evaluation of the relations among the various variables, with a mean error of 0.7°C.

In addition, we developed a forecasting model able to estimate the short-term and mid-term variations of water temperature, i.e., to forecast the temperature of days (j+i , i=1,2…) from climatic parameters of day j. Two methods were used: the first one is iterative and uses the estimated value of day j to estimate the value of the water temperature for day j+1. The second method is much simpler, involving an estimate of the temperature of all days at once. The Levenberg-Marquardt algorithm implemented in the Matlab neural network toolbox allowed a marked improvement in the performance of the model. Very satisfactory results were then obtained by testing the validity by cross validation technique with a mean error of 1.5°C for long term prediction of 7 days.