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COMPORTEMENT DES POISSONS DANS DES AMBIANCES THERMIQUES ET HYDRAULIQUES

CONTRASTEES : CAS DU RHONE A BUGEY

Hervé CAPRA

Irstea, UR MALY, Dynam, 5 rue de la Doua - CS 70077, F-69626 Villeurbanne, France

Principaux collaborateurs du projet BUGEY 2D :

• Tracey Steig, Pat Nealson, Dave Ouellette, Samuel Johnston (HTI) • Eric McNeil, Marie-Claire Bouillon, Carola Alfaro (RSW, puis AECOM) • M. Ovidio (Université de Liège) • H. Pella, N. Lamouroux, J. Bergé (Doctorant), P. Roger, R. Mons, Anne-Laure

Jeanpierre, Thibault Datry, Céline LePichon (Irstea) • Y. Secretan, Pascal Matte (INRS-ETE, Québec) • J. Morin, P. Fortin, O. Champoux (Environnement Canada, Québec) • nombreux stagiaires.

€ € € €

Le contexte

• Les autorités qui délivrent les autorisations doivent définir des seuils de débit et de température, notamment pour délivrer des autorisations de rejet d’eau chaude des Centres Nucléaires de Production d’Electricité (CNPE)

• Nous (Irstea, ancien Cemagref) réalisons le suivi réglementaire des effets des rejets d’eau chaude de différents CNPEs, notamment de Bugey

• Suite à sa Phase III, le projet Rhône thermie – Phase IV objectivait d’acquérir de nouvelles connaissances / données à propos de l’écologie des communautés aquatiques du Rhône, avec notamment un focus sur les réponses des organismes aux variations environnementales (e.g. débit, température, interaction) en terme de recrutement, croissance, utilisation de l’habitat, déplacements…

Les objectifs (Axe 2 du programme : Stratégie de recherche en Thermie et Hydrobiologie)

Réaliser une expérimentation de terrain pour étudier le comportement des poissons dans le Rhône à Bugey …

• description de la sélection de l’habitat et des déplacements des poissons

• analyse des effets de la variabilité du débit ET de la température de l’eau

• évaluer les effets des rejets d’eau chaude du CNPE de Bugey

…ce qui nécessitait une connaissance précise de l’habitat disponible pour les poissons compatible avec la précision de leurs localisations (même échelle de temps et d’espace).

AMBIANCES

THERMIQUES ET HYDRAULIQUES CONTRASTEES …..

Le site d’étude

37

62

57

52

47

42 32

27

Le BUGEY

L’AIN

Le site d’étude

(Module = 475 m3s)

AIN

Lac Léman

Lyon

(Capra et al., in prep.)

N

St Vulbas Lagnieu

CNPE Bugey

Confluence de l’Ain Loyettes

St Sorlin

Dam of SAULT-BRENAZ

(1985)

Dam of JONS (1937)

Le site d’étude

(Photos Irstea)

N’ EST PAS

Le site d’étude

(Photo Irstea)

20 août 2009 350 – 450 m3.s-1

Temp. amont = 24°C

Pas de stratification verticale

(accord CNPE Bugey)

Pk 44

Le site d’étude

(accord CNPE Bugey)

(Simulations Telemac 2D; Capra et al., 2011)

150 m3.s-1

700 m3.s-1

20.3°C

25.3°C

11.5 m3.s-1

29.4°C 84 m3.s-1

Pk 44

Le site d’étude

165 m3.s-1

400 m3.s-1

Débit horaire et moyen journalier

ΔQ = 100 m3.s-1 = = > Δ Niveau d’eau ≈ 30 cm

Le site d’étude

(à partir des données horaires - CNR)

(Irstea)

170 m3.s-1

900 m3.s-1 600 m3.s-1

150 m3.s-1

Le site d’étude

(Photos Irstea)

RD RG Le site d’étude

(Photos Irstea)

Matériel & Méthodes

- Modélisation hydrodynamique et thermique en 2D EN TOUT POINT et POUT TOUT DEBIT

hauteur d’eau, vitesse du courant, substrat…

et température

Modèle hydrodynamique en 2D – secteur CNPE de Bugey

(Simulations Telemac 2D)

0

5

10

15

20

25

30

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

Débit (m3.s-1)

Po

urc

en

tag

e d

e la

su

rfa

ce

en

ea

u (

%)

- P

rofo

nd

eu

r h0_0,8

h0,8_1,4

h1,4_1,8

h1,8_2,2

h2,2_2,6

h2,6_3,2

hsup3,2

0

10

20

30

40

50

60

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

Débit (m3.s-1)

Po

urc

en

tag

e d

e la

su

rfa

ce

en

ea

u (

%)

- V

ite

ss

e

v0_0,2

v0,2_0,4

v0,4_0,6

v0,6_0,8

v0,8_1

v1_1,4

vsup1,4

Simulations de la hauteur d’eau et de la vitesse du courant, en fonction du débit [150 à 850 m3.s-1]

(Capra et al., 2011)

6h - 6h -

Le site d’étude

6h - 6h -

100

200

300

400

500

600

700

800

01/0

7

06/0

7

11/0

7

16/0

7

21/0

7

26/0

7

31/0

7

05/0

8

10/0

8

15/0

8

20/0

8

25/0

8

30/0

8

04/0

9

09/0

9

14/0

9

19/0

9

24/0

9

29/0

9

04/1

0

Déb

it (

m3.s

-1)

100

200

300

400

500

600

700

06 -

00

06 -

12

07 -

00

07 -

12

08 -

00

08 -

12

09 -

00

09 -

12

10 -

00

10 -

12

11 -

00

11 -

12

12 -

00

12 -

12

13 -

00

Semaine du 6 au 12 juillet 2009

Déb

it (

m3.s

-1)

(à partir des données horaires - CNR)

Augmentation de 390 m3.s-1 en 13h

Vitesse : 0.3 - - > 0.7 m.s-1

Hauteur d’eau : 1.2 - - > 2.9 m

Simulation Telemac 2D de l’augmentation de 390 m3.s-1 sur 13h

visualisée sous BlueKenue 64


- Modélisation hydrodynamique et thermique en 2D EN TOUT POINT et POUT TOUT DEBIT

hauteur d’eau, vitesse du courant, substrat…

et température

- Analyse comportementale : télémétrie acoustique

position des poissons marqués toutes les 3 sec.

Hydrophones

150 m


Etude comportementale (télémétrie fixe) :

(Pella)

(IGN)

Carte bathymétrique


(Photos Irstea)

Installation matériel


(Photos Irstea)

(H. Pella - Cemagref)

BAF 3100 [LT:397, W:564]

(J. Bergé - Cemagref)

Matériel & Méthodes -----> Résultats

53 (61) adultes (3 (10) espèces)

Barbeaux, Chevaines, Silures

5 517 610 localisations

89 jours en 2009

(juillet – septembre)

Résultats

Localisations : de partout… mais principalement en berge barbeau et chevaine < 10% silure > 50 % dans le panache

(Capra et al., 2012 – rapport Rhône Thermie Phase IV - provisoire)

Résultats

Localisations : de partout… mais principalement en berge barbeau et chevaine < 10% silure > 50 % dans le panache variation interindividuelle quelques hot-spots

Silures (n=6)

Chevaines (n=7)


Résultats

Localisations : de partout… mais principalement en berge barbeau et chevaine < 10% silure > 50 % dans le panache variation interindividuelle quelques hot-spots

Silures (n=6)


Résultats

Utilisation de l’habitat :


14-18 18-20 20-21 21-22 22-23 23-25 >25 14-18 18-20 20-21 21-22 22-23 23-25 >25 14-18 18-20 20-21 21-22 22-23 23-25 >25

Barbeau – n=23 (Barbus barbus)

Chevaine – n=19 (Squalus cephalus)

Silure – n= 11 (Silurus glanis)

Résultats

* Préférences hydrauliques : pour les 3 espèces hauteur d’eau < 0.8 m et vitesse < 0.4 m.s-1, surtout à fort débit; barbeaux et chevaines sélectionnent des hauteurs d’eau plus élevées à débit faible.

* Préférences pour la température de l’eau

* Forte variabilité interindividuelle chez les barbeaux et silures (sauf pour vitesse)

Préférence = Utilisation / Disponibilité (localisation / modélisation)


Résultats

Déplacements Barbeau : aurore & crépuscule Chevaine : peu actif la nuit (n°1) Silure : actif la nuit dans la panache : barbeau (n=472; 95%< 2h) chevaine (n=571; 96%<1h)

Trajectoires Encore peu étudiées Peu d’effet des phases de débit Pas de différence si goutte froide variation interindividuelle importante

(Pella)

Espèces Rive Droite Rive Gauche

Barbeaux 15 34

Chevaines 6 45

Silures 53 7

2010

(Souchon - 2005)

Localisations aval CNPE

(Capra et al., in prep)

Résultats – à l’échelle du tronçon entier

Conclusions

• La télémétrie (fixe & mobile) est un outil très performant pour les études comportementales des poissons en cours d’eau, MEME dans un fleuve vif et courant (e.g. Rhône)

• Un modèle hydrodynamique en 2D requiert un travail important de collecte de donnée sur le terrain, d’étalonnage et de validation, MAIS c’est l’outil indispensable pour recréer l’histoire d’habitat à la même échelle spatiale et temporelle que les localisations des poissons suivis en télémétrie

• La combinaison de la télémétrie ET des simulations du modèle 2D apportent des connaissances nouvelles, notamment sur l ’écologie des poissons en grand cours d’eau

MERCI DE VOTRE ATTENTION

(Irstea – H. Pella)

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