FR :

L’ORSTOM, aujourd’hui IRD (Institut de Recherche pour le Développement), est un institut français de recherche qui est implanté en Afrique depuis près de 60 ans. Depuis lors, les agroclimatologues et les hydrologues de l’institut collectent, critiquent et complètent des données hydroclimatiques sur l’Afrique de l’Ouest et Centrale.

Ayant pour objectif de mettre en place des outils permettant une modélisation hydrologique de cette partie du monde, notre équipe, HydroSciences Montpellier (HSM), a élaboré une base de données hydroclimatiques et environnementales (SIEREM). À partir de toutes les données pluviométriques collectées, nous avons élaboré des grilles mensuelles de pluie au ½ degré carré, ce qui correspond aux latitudes de la zone concernée à une superficie de l’ordre de 2 750 km².

Afin d’évaluer ces grilles, nous les avons comparées à celles mises à disposition par la « Climate Research Unit » de l’Université de « East Anglia » (CRU-UEA). Ces deux types de grilles apparaissent comme très semblables mais les grilles SIEREM sont calculées à partir d’un plus grand nombre de points de mesure et donnent de meilleurs résultats lorsqu’elles sont utilisées en entrée de modèles pluie-débit. Ces grilles sont téléchargeables gratuitement sur le site de la base SIEREM ( http://www.hydrosciences.fr/sierem/index.htm).

EN :

ORSTOM, today IRD (“Institut de Recherche pour le Développement”), is a French institute of research that has been conducting research in Africa for the last 60 years. Since this period, agroclimatologists and hydrologists of IRD have never stopped collecting, validating and completing hydroclimatic data over West and Central Africa.

In the view of modelling runoff in this part of the world, our team, HydroSciences Montpellier (HSM), manages an hydroclimatic and environmental database (SIEREM). Using all the collected pluviometric data, we have been calculating monthly rainfall on a regular 0.5° * 0.5° gridding, each mesh corresponding to approximately 2,750 km².

To assess the value of these gridded rainfall data, we compared them with those provided by the Climate Research Unit of University of East Anglia (CRU-UEA). The IRD and CRU grids are very similar but the former IRD grids are computed from more stations and have proven to be more reliable when predicting stream flows using two rainfall-runoff models. These grids are available from free of charge from SIEREM database website ( http://www.hydrosciences.fr/sierem/index.htm).

FR :

Cet article examine l’effet des barrages sur le synchronisme des crues du fleuve Moulouya (Maroc) ainsi que les incidences sur l’ajustement morphologique de ses tributaires intermittents. Une analyse comparative des débits mensuels moyens enregistrés de part et d’autre des infrastructures de retenue montre une diminution du débit moyen de 52 % et une diminution des débits annuels maximaux de 33 %. Les fréquences des débits mensuels qui dépassent des seuils de 50, 75 et 100 m³•s^-1 sont respectivement diminuées de 55, 47 et 22 %. L’interception des eaux nivèle les variations intermensuelles et conduit à une homogénéisation du régime des débits (le coefficient d’immodération des valeurs médianes passe de 8,99 à 1,23). L’analyse de la coïncidence temporelle des crues indique que l’activation du tronçon principal à l’aval des infrastructures est indépendante des apports perçus à l’amont. La description de profils longitudinaux de tributaires situés à l’aval des infrastructures révèle plusieurs singularités morphologiques, tels des profils convexes, ruptures de pentes et formes d’accumulation perchées sur la plaine alluviale. Trois modèles d’ajustements morphologiques (convexe, mixte et par inondation) sont proposés pour expliquer ces singularités et reposent sur la nature du synchronisme hydrologique entre le tronçon principal et ses affluents. Le modèle d’ajustement convexe est lié à un type d’activation hydrologique synchrone (tronçon principal et tributaire actif) et permet d’expliquer la présence de profils convexes. Le modèle d’ajustement mixte est associé à une activation hydrologique asynchrone (tributaire actif et tronçon principal inactif) et explique l’incision et le prolongement de tributaires ainsi que des formes d’accumulation perchées sur la plaine alluviale. Enfin, le modèle d’ajustement par inondation (tronçon principal actif et tributaire inactif) rend compte des indices de mauvaise intégration tels que les ruptures de pente. Il est suggéré que l’effet d’asynchronisme des crues induit par les barrages est le principal facteur qui détermine le type d’ajustement morphologique des tributaires dans les environnements semi-arides.

EN :

This paper looks at the effect of dam impoundments on the flood synchronicity of the Moulouya River (Morocco) and its consequences on the morphological adjustments of its ephemeral tributaries. The comparative analysis of monthly discharges measured upstream and downstream of the dams shows a diminution of 52% of mean discharges and a diminution of 33% of annual maximum discharges. The frequencies of discharges reaching 50, 75 and 100 m³•s^-1 values are respectively reduced by 55, 47 and 22%. Monthly variations are levelled and this leads to a homogeneous discharge regime (coefficient of immoderation for median values decreases from 8.99 to 1.23). Flood coincidence in time is assessed and shows that downstream discharges are independent of upstream discharges. The description of longitudinal profiles of tributaries downstream of the dams reveals morphological singularities such as convex profiles, perched accumulation forms on the alluvial plain and knickpoints. Three models of morphological adjustments (convex, mixed and by flooding) based on the synchronicity of floods between the main channel and its tributaries are proposed to explain these morphological observations. The convex adjustment model occurs when floods are synchronous and explains the observation of convex profiles. The mixed adjustment model occurs when tributaries are flooded and the main channel remains to its base level and explains morphological forms such as scouring of tributaries or perched accumulation forms on the alluvial plain. Finally, the model of adjustment by flooding occurs when the main channel is activated and the tributaries remain inactive and explains knickpoints and the lack of integration observed at the mouths of the tributaries. Asynchronous flooding induced by dam impoundments is proposed as the main factor affecting tributary adjustments in semi-arid environments.

EN :

Microphytobenthic diatom communities were investigated in the high and low sections of two salt marshes of the Lower St. Lawrence Estuary (eastern Canada): one featuring a sandy low marsh zone (Pointe-aux-Épinettes; PE) and one with a muddy low marsh area (Pointe-au-Père; PP). Based on diatom composition and diversity, bacterial abundance, chlorophyll-a, phaeopigments and geochemical analyses (C_org, N_tot, granulometry, extracellular polymeric substances), the PP high marsh area appeared to be singular compared to the other sampling sites. Estimated surface biomass ranged from 11 to 71 g C•m^-2 in the PE marsh and from 24 to 486 g C•m^-2 in the PP marsh. A higher diversity of diatom species was observed in the PP high marsh area with a dominance of epipelic forms, in opposition to the dominant epipsammic forms at the other sites. Statistical analyses showed that diatom density was mainly affected by nutrient availability while the relative abundance of epipelic and epipsammic species was related to sediment grain size. This study provides original data on the composition of benthic diatoms in surface sediments in St. Lawrence saltmarshes during summer time that represent the first step to the determination of the DBI (Diatom biological index) of these northern environments.

FR :

La composition des communautés de diatomées benthiques a été étudiée dans les zones supérieures et inférieures de deux marais côtiers de l’estuaire maritime du Saint-Laurent (Québec, Canada), l’un possédant un estran sableux (marais de Pointe-aux-Épinette; PE) et l’autre possédant un estran vaseux (marais de Pointe-au-Père; PP). En nous penchant sur l’abondance et la diversité des diatomées benthiques ainsi que sur les caractéristiques biogéochimiques du sédiment (abondance bactérienne totale, granulométrie, composition élémentaire, concentration de pigments, de polysaccharides), nous avons observé que la zone supérieure du marais PP constituait un milieu singulier. Une plus grande diversité de diatomées a été observée dans cette zone avec une dominance des formes épipéliques alors qu’aux autres sites, nous avons observé une prédominance des formes épipsammiques. Nos analyses statistiques ont montré que l’abondance totale de diatomées est corrélée à la disponibilité des nutriments, alors que l’abondance relative de cellules de types épipélique et épisammique est corrélée à la taille des particules de sédiment. Selon nos estimations, la biomasse associée aux diatomées variait de 11 à 71 g C•m^-2 dans le marais PE et de 24 à 486 g C•m^-2 dans le marais PP. Cette étude décrit pour la première fois la composition détaillée des communautés de diatomées établies dans les sédiments des marais côtiers nordiques en saison estivale et constitue un premier pas vers la détermination de l’indice biologique diatomique de ces environnements nordiques.

FR :

L’évaluation des différents termes du bilan hydrologique à l’échelle d’un bassin versant constitue l’un des points clés de la gestion des ressources en eau, et ce, tout particulièrement dans les régions montagneuses présentant de fortes variations spatiales de la pluviométrie et de l’évapotranspiration. Une méthodologie, basée sur le modèle classique de Thornthwaite, est proposée. Elle prend en compte les différents types de sols, l’occupation des sols ainsi que les effets topographiques et calcule les différents termes du bilan hydrologique (pluie, évapotranspiration, pluie efficace, etc.). L’approche a été mise en oeuvre à l’échelle du kilomètre carré, pour l’ensemble de l’île de la Martinique (1 080 km²), puis validée à l’échelle du bassin versant, en comparant les pluies efficaces calculées avec les débits mesurés aux stations de jaugeage. Malgré l’absence de calage des différents paramètres du modèle, les résultats sont très satisfaisants. Une surestimation de la pluie efficace est néanmoins observée pour la plupart des bassins versants utilisés pour la validation du modèle. Cet écart est attribué à une sous-estimation de l’évapotranspiration potentielle, la plupart des bassins versants comportant une composante forestière significative, non prise en compte dans le modèle.

EN :

The assessment of the various components of the hydrologic budget at catchment scale represents a key challenge for water resources management. This is especially true for regions characterized by important spatial variability in rainfall or evapotranspiration due, for example, to topographical effects. A methodology, based on the classical Thornthwaite model, is proposed to account for soil types, land cover changes and topographical effects on the main components of the water cycle (rainfall, evapotranspiration and efficient rainfall). The approach is developed for the whole Martinique Island (French West Indies, 1080 km²) using a 1-km² resolution and validated at catchment scale comparing computed efficient rainfall with measured discharge at several gauging stations. Despite the absence of any calibration of the model parameters, the results are satisfying. A slight overestimation of the efficient rainfall is generally observed for the validation watersheds. This discrepancy is interpreted as an underestimation of potential evapotranspiration as the classical Penman-Montheit formula for grass is used despite the presence of forested areas in most of the watersheds.

FR :

Ce travail porte sur l’étude de l’adsorption du colorant bleu de méthylène, colorant cationique utilisé dans la teinture du coton, du bois et de la soie sur l’argile brute et purifiée de la région de Safi (Maroc). Les essais d’adsorption ont montré que l’équilibre s’établit au bout de 20 minutes. Différents paramètres expérimentaux ont été analysés : pH, masse d’adsorbant et concentration initiale en colorant. Les résultats expérimentaux ont montré que l’adsorption du colorant bleu de méthylène sur l’argile brute et purifiée dépend du pH de la solution et de la concentration initiale en colorant.

La capacité d’adsorption a été déterminée en utilisant les isothermes de Langmuir et Freundlich. La capacité maximale d’adsorption de l’argile brute est de 50 mg•g^-1, celle de l’argile purifiée est de 68,5 mg•g^-1. La cinétique d’adsorption du bleu de méthylène a été étudiée en utilisant les équations du pseudo-premier-ordre et pseudo-second-ordre. L’adsorption du colorant bleu de méthylène sur l’argile brute et purifiée peut être décrite par une cinétique du pseudo-second-ordre. L’effet de la température sur l’adsorption du colorant a été également étudié et les paramètres thermodynamiques ont été déterminés.

EN :

This study reports the adsorption of methylene blue dye, a cationic dye used in dyeing cotton, wood and silk, on the crude and purified clay from Safi (Morocco). The adsorption experiments demonstrated that adsorption equilibrium is established after 20 minutes. Various experimental parameters were analyzed: pH, adsorbent mass, initial dye concentration. The experimental results showed that adsorption of methylene blue onto crude and purified clay is related to the pH of the solution and the initial dye concentration.

The adsorption capacity was determined using the Langmuir and Freundlich isotherms. The monolayer adsorption capacity for methylene blue dye is 50 mg per g of crude clay while the monolayer adsorption capacity on purified clay is 68,5 mg per g clay. The adsorption kinetics of methylene blue were studied using the equations of the pseudo-first-order and pseudo-second-order reactions. The kinetics of adsorption of methylene blue dye onto the crude and purified clay can be described by a pseudo-second-order model. The effect of temperature on the adsorption of the dye was also evaluated and the thermodynamic parameters were determined.

FR :

Les toxines cyanobactériennes sont des contaminants importants des écosystèmes aquatiques et constituent un risque pour la santé humaine. Les cyanobactéries peuvent libérer des toxines dans l’eau, particulièrement lors de la lyse des cellules qui se produit souvent au moment de leur passage à travers la filière conventionnelle de potabilisation des eaux. Dans cet article de revue de la littérature, les normes sur la qualité de l’eau concernant les toxines ainsi que les principales méthodes de détection des toxines sont d’abord présentées. Les méthodes d’élimination des cyanobactéries et des cyanotoxines sont ensuite décrites et leur performance discutée. Les procédés conventionnels présentés sont la coagulation/floculation, la clarification, la filtration sur sable, l’utilisation du charbon actif ainsi que l’oxydation chimique par chloration ou par le permanganate de potassium. Les méthodes alternatives présentement en développement pour optimiser les systèmes actuels de potabilisation des eaux ou remplacer les technologies conventionnelles trop peu efficaces pour l’élimination des polluants émergents (par ex., les procédés d’oxydation avancée et la filtration membranaire) sont également présentées. Des procédés conventionnels tels que la chloration peuvent s’avérer inadéquats, notamment par leur manque de fiabilité pour l’oxydation des cyanotoxines et par le risque encouru suite à la formation de sous-produits toxiques (par ex., les organochlorés). Des méthodes alternatives telles que la combinaison d’ozone et de peroxyde d’hydrogène permettent une oxydation fiable des cyanotoxines en assurant un effet rémanent à la sortie du contacteur. Ce type de traitement peut être facilement mis en oeuvre dans les usines de potabilisation des eaux possédant déjà une unité d’ozonation. L’utilisation du charbon actif, notamment sous forme de poudre, peut être efficace lors de contaminations ponctuelles par les fleurs d’eau de cyanobactéries. Ce document fait ainsi une synthèse de ces procédés chimiques, physiques ou physico-chimiques contribuant à l’élimination des cyanotoxines et des cyanobactéries lors de la potabilisation des eaux.

EN :

Cyanobacterial toxins are important contaminants of aquatic ecosystems and present a risk for human health. Cyanobacteria can release toxins in water, particularly following cell lysis, which often happens during their passage through a conventional water treatment plant. In this literature review, water quality guidelines for the elimination of cyanotoxins and major detection methods of cyanotoxins are briefly presented. The processes used for cyanobacteria and cyanotoxin removal from drinking water are then reviewed and their performance discussed. The conventional methods presented are: coagulation/flocculation, clarification, sand filtration, activated carbon and chemical oxidation with chlorination or potassium permanganate. Alternative methods that are presently developed to enhance existing treatment plants or to replace conventional technologies that are less effective in removing emergent pollutants (e.g., advanced oxidation processes and membrane filtration) are also presented. Conventional methods such as chlorination can be inappropriate, notably because of their inability to fully oxidize cyanotoxins and the associated risk of formation of toxic by-products (e.g., organochlorinated compounds). Alternative methods such as the combination of ozone and hydrogen peroxide are more reliable to eliminate cyanotoxins, with a residual effect downstream from the treatment contactor. In addition, this type of treatment can be easily implemented in water treatment plants that are already using ozonation. The use of activated carbon, notably in the form of powder, can be efficient in the case of point contamination by cyanobacterial blooms. This document aims to synthesize these chemical, physical and physico-chemical methods to eliminate cyanotoxins and cyanobacteria during the treatment of drinking water.

FR :

Focalisé sur les indicateurs physico-chimiques soutenant la biologie des cours d’eau, l’article examine l’interpolation de ce type de mesures, dans le temps et l’espace, pour le calcul des indices légaux requis par la Directive Cadre Européenne sur l’Eau. En effet, le calcul d’indicateurs statistiques, à partir d’une information très lacunaire, pose problème. Différentes méthodes de calcul du quantile 90 par station sont-elles équivalentes? Comment cet indicateur varie-t-il spatialement? Le Réseau National de Bassin français fournit-il suffisamment d’information pour une caractérisation pertinente de la qualité des eaux?

Les sorties du modèle déterministe ProSe appliqué à la Seine, à pas de temps journalier, sont utilisées pour comparer différentes méthodes de calcul des indicateurs. Les résultats déduits du modèle exhaustif sont comparés à ceux calculés après un échantillonnage simulant celui du réseau de surveillance.

Deux calculs du quantile 90 temporel par station sont examinés : le calcul classique fondé sur la fonction de quantile empirique, et une méthode légèrement plus complexe, avec une pondération temporelle et une linéarisation de la fonction de quantile, qui atténue effectivement les biais induits par l’échantillonnage irrégulier durant l’année, ou découlant du nombre restreint de mesures.

Trois méthodes de « spatialisation » sont ensuite testées afin d’obtenir des pourcentages d’occurrence des quantiles par classe de qualité dans chaque « Masses d’Eau Cours d’Eau » : le « principe de défaillance » retient la station la plus défavorable; la deuxième méthode calcule la proportion des stations par classe de qualité; la dernière pondère chaque station par son « segment d’influence ». La spatialisation par segments d’influence des quantiles temporels au sein des « Masses d’Eau Cours d’Eau » améliore nettement les estimations des pourcentages d’occurrence, montrant la nécessité de la prise en compte de la localisation des stations lors du calcul d’un indice de qualité.

EN :

This research aimed to understand how to interpolate discrete measurements, in space and time, in order to calculate physico-chemical indicators in rivers, which are required by the European Water Framework Directive. Linked to this issue, several questions were addressed. Are the different methods used to calculate temporal 90th-percentiles at a given site equivalent? How does this legal indicator vary in space? Does the French National Basin Network provide enough information to make consistent water quality characterization?

The daily outputs of the ProSe model applied to the Seine River were used as proxies to compare different calculation methods of the 90th-percentile. The results deduced from the exhaustive model were compared to those calculated, after sampling the outputs according to the monitoring network sampling scheme. Two calculations of the temporal 90th-percentile at a given site were examined: the classical method based on the empirical percentile function and a slightly more complex method that includes temporal weighting and linearization of the empirical percentile function. This second method reduced the estimation bias of the 90th-percentile induced by irregular and/or few measurements.

Three methods for spatializing the 90th-percentiles were tested to obtain occurrence percentages of the percentiles for each quality class in each “Stream Water Body”: the “failure principle” consists in keeping only the worst site; the second approach calculates the proportion of sites located in each quality class; the third method allocates an influence segment to each measurement site. Spatializing temporal percentiles in “Stream Water Bodies” by influence segments led to a marked improvement in occurrence percentage estimations and revealed the need to take into account the spatial configuration of measurement sites when calculating a quality indicator.