Les dimensions de la retenue

Nous avons abordé dans le paragraphe  les variations physico-chimiques selon les trois dimensions de la retenue. Les variations sur la verticale sont importantes compte tenu de la stratification saisonnière et des conditions d’anaérobiose ayant lieu dans i’hypolimnion. Le choix d’un modèle unidimensionnel a été fait dans l’objectif d’une description de cette verticale. Dans  le paragraphe 3.2.2 nous avons également constaté des variations selon la dimension transversale et la dimension longitudinale. Nous analysons maintenant de quelle manière cette hétérogénéité de la masse d’eau intervient dans la qualité de l’eau de la retenue (région proche du barrage) et les solutions adoptées pour la modéliser. La dimension transversale En ce qui concerne l’axe transversal, l’influence des processus ayant lieu dans la zone littorale sur la qualité de l’eau proche du barrage est difficilement estimable. Nous avons vu dans le paragraphe 3.1.3 que les apports du bassin versant direct sont faibles. Cependant, un apport latéral de ce type a été considéré un phénomène important pour le mélange vertical dans les eaux du Lac Victoria (Afrique) (Payne, 1986), et l’importance des zones littorales sur le corps central des lacs a été maintes fois observée dans les lacs de várzea. Par ailleurs, dans le paragraphe 3.2.2, nous avons mis en évidence des différences importantes des concentrations en ammonium (Figure 3.15) et en oxygène (Figure 3.16) entre les stations M3 et MR. La circulation des nutriments, oxygène et matière organique par dispersion latérale peut être alors envisagée. Cependant, les données disponibles ne sont pas suffisantes pour permettre une modélisation adéquate des échanges latéraux. Ainsi, nous ne pouvons pas préciser l’impact des variations transversales sur le comportement physico-chimique de la retenue. La dimension longitudinale L’analyse des flux (carbone, oxygène, ammonium) d’entrée et de sortie réalisée dans le paragraphe 3.2.5 donne des ordres de grandeur des apports du Tocantins; le fleuve apporte une quantité significative d’oxygène et de matière organique dans la retenue. Nous avons également observé l’importance des débits d’entrée sur la stabilité de la colonne d’eau. Le Tocantins s’avère être un moteur puissant influençant considérablement sur la qualité de l’eau. Le fleuve a deux régimes bien marqués, la crue et l’étiage. Dans la mesure où le débit change d’un facteur 15 entre ces deux régimes, l’influence des apports sur la qualité de l’eau est susceptible de varier de manière importante. Le temps de séjour de l’eau dans la retenue (zone centrale) peut être estimé comme étant de l’ordre de 3 jours en crue et de 20 jours en étiage. Ces deux facteurs, diminution des apports et augmentation du temps de séjour, se superposent pour provoquer une modification importante de la qualité l’eau au long des 150 km de parcours de l’entrée jusqu’au barrage1 . Quelques simulations préliminaires à l’aide du modèle unidimensionnel montrent que cette modification longitudinale de la qualité des apports est importante pour la description des conditions de la qualité de l’eau à la station Ml (Figure 3.5). Prenons l’exemple de l’oxygène dissous; si l’évolution des apports n’est pas simulée, le modèle introduit des apports importants d’oxygène, compte tenu de la bonne oxygénation du Tocantins. Ces apports se répercutent

Le modèle de qualité de l’intrusion

La simulation de l’évolution de la qualité de l’eau d’entrée pendant la pénétration du flux dans la retenue est effectuée par un modèle simple de dégradation de la matière organique dont la formulation est identique à celle du modèle de la retenue (paragraphe 4.2). Ainsi, nous avons détaillé les équations de ce modèle de l’intrusion dans l’Annexe E. Le temps de parcours de l’intrusion à chaque pas d’espace longitudinal (Equation 5.37) est calculé selon l’équation: B ht ,„ ,„,. U = x —— (5.42) Qi  Où, ti = X – Qi = B = hi = = temps de parcours de l’intrusion = avancement îogintudinal = débit de l’intrusion = largeur moyenne de la retenue = profondeur hydraulique de l’intrusion (s) (m) (mV »1 ) (m) (m) Les concentrations des variables biogéochimiques dans l’intrusion du flux sont déterminées par l’apport du fleuve, par le mélange avec les eaux de la retenue et par l’évolution calculé par le modèle de l’intrusion. La structure pseudo bi-dimensionnelle du modèle avec intrusion provoque une évolution des variables en deux étapes: la première dans l’intrusion du flux et la deuxième dans la retenue. Ces deux étapes se passent dans la même masse d’eau mais influent différemment sur la qualité de l’eau. La première étape concerne les eaux d’entrée et modifie par un mélange (entraînement) les variables dans les couches de la retenue. La deuxième étape concerne l’évolution de la qualité des eaux de la retenue et reçoit l’influence de la première étape par les apports du flux d’entrée. Le modèle de qualité de l’intrusion concerne la seule première étape. Les variables (température, oxygène dissous, ammonium et matière organique en suspension) correspondent aux valeurs d’entrée par le fleuve. Pendant le parcours de l’intrusion dans la retenue, la matière organique de cette intrusion se mélange avec celle de la retenue. A l’instar du modèle de dégradation de la retenue, trois types de matière organique sont définis; le premier correspondant au même type que SOM (Ci), le deuxième que VEG1 (C2) et le troisième que VEG2 (C3). Les variables C2 et C3 sont calculées à partir des valeurs de VEG1 et de VEG2 des couches traversées par l’intrusion. Ces valeurs sont converties en concentration de matière organique. Nous supposons que les concentrations sont homogènes dans les couches horizontales. Ci correspond à la matière organique en suspension dans les eaux du fleuve; cette matière est soumise à la sédimentation lors de la pénétration dans la retenue, ainsi qu’à la dégradation. Les variables d’entrée (température, oxygène dissous, ammonium et matière organique en suspension) du modèle unidimensionnel vertical de la retenue sont déterminées en introduisant les modifications apportées par la dégradation dans le flux. Les variables VEGl et VEG2 des couches de la retenue ne sont pas soumises à des modifications. Cela suppose que les concentrations C2 et C3 sont en état stationaire. Nous sommes conscients de la simplicité résultant de cette hypothèse forte et qui ne représente qu’un premier essai de la modélisation de la qualité de l’eau de l’intrusion du flux. Toutefois, l’adoption de cette approche est soutenue par les informations obtenues à partir des données mesurées qui estiment que la consommation d’oxygène effectuée par le modèle d’intrusion du fleuve est cohérente avec ce qui se passe dans le système (voir encadré). Dans l’avenir, le développement d’une approche plus mécaniste pourra apporter des informations intéressantes sur le système.