FR :

Des échantillons d’eau et de matière en suspension ont été prélevés le long de l’oued Moulouya et dans des lacs de carrière au niveau de l’ancien centre minier de Zeïda (Haute Moulouya, Maroc) en vue d’en évaluer la salubrité. Il est en effet important d’établir le degré et les causes éventuelles de dégradation de la qualité de ces eaux, compte tenu de leur usage à des fins tant domestiques qu’agricoles. Des résidus de traitement ont également été échantillonnés dans les haldes abandonnées.

L’analyse des distributions et des variations spatio-temporelles des concentrations de Pb et As a permis de mettre en évidence que le centre minier a véritablement un impact sur la qualité des eaux de surface environnantes, malgré le caractère neutre à alcalin du drainage. Aucune ne rejoint les critères de l’Organisation mondiale de la santé en matière de Pb et As dans l’eau potable (10 µg/L), mais près de la moitié souscrit aux normes marocaines (50 µg/L). L’importance de la dégradation varie selon la saison et la localité, et le contraste entre sites a priori non dégradés et sites dégradés n’est pas toujours très prononcé. On observe même des variations à l’inverse des tendances attendues. Les résultats peuvent cependant être réconciliés en tenant compte de l’importance du transport particulaire par rapport au transport dissous au moment et au lieu de l’échantillonnage.

Il appert que les minéralisations et les résidus miniers restés sur place peuvent constituer la principale source de pollution des eaux de surface de la région de Zeïda.

EN :

The Upper Moulouya Basin was the location of extensive lead mining between 1930 and 1985, with three major operations near Aouli, Mibladen and Zeïda. The Moulouya drains about 7.5% of the Moroccan territory and provides drinking and irrigation water to many communities over its more than 500 km path. It is thus important to determine the impact of past mining activities on its water quality, since the mining sites were abandoned with little or no rehabilitation. This paper focuses on the Zeïda area, the uppermost of these mining centres on the Moulouya.

About 630,172 t of lead concentrates (40‑70% Pb) were produced between 1972 and 1985 at Zeïda. Lead was mined from carbonate and sulphide mineral deposits (cerussite, 70%; galena, 30%) mixed with barite in stratiform ore bodies hosted by Permo-Triassic arkoses. Mining left 12 Mt and 70 Mt of tailings and wastes in fully exposed piles on each side of the Moulouya, as well as a dozen water-filled open-stopes. Mine drainage is of neutral pH, thanks to the low content of residual sulphide minerals and the availability of carbonate in the tailings and host rock. The river and some quarry-lakes are tapped to fulfill domestic, agricultural and stock-breeding needs. One lake is used to directly feed Zeïda’s water network (pop. 3,000), without any water treatment.

The Moulouya, upstream and downstream of Zeïda, and four lakes were sampled twice in 2002 (dry period: February; wet period: April). Temperature, electric conductivity (EC), Eh and pH were measured in the field. Samples were filtered through 0.45 µm membranes. The filtrates were preserved with 4% HNO₃ and kept at 4°C until analysis. The filters and their particulate fraction, as well as a composite sample of the tailings, were dried and kept dry until dissolution and analysis. All measurements were performed by ICP-MS and capillary electrophoresis analyses.

Lead and arsenic are well above « normal » concentrations in the tailings, at 5,547 g/t and 192 g/t, respectively. These elements are clear threats to population health, since dust from unstabilized tailings can be dispersed by wind and rain waters, contaminating agricultural soils and surface waters, and eventually leading to cases of saturnism or arsenical intoxication in the population. All Pb and As concentrations measured in the waters sampled are above the World Health Organisation criteria for drinking water (10 µg/L for Pb and As). Nevertheless, about half of these measurements meet the Moroccan criteria (50 µg/L). All samples show near neutral or slightly basic pH values (7.2-8.9). EC is also high (> 1,000 µS/cm).

As and Pb are largely associated with the particulate fraction (> 80% of total As and Pb), except for As in two lakes (< 40%). Overall, their concentrations are higher in the Zeïda area than upstream in the Moulouya. However, this is a tendency rather than a rule, because the differences are often small (< 50%) and suffer exceptions. For instance, Pb concentrations are 60% lower than the so-called uncontaminated reference station, in two quarry-lakes sampled during the wet period. The occasional lack of significant and consistent contrast between an obviously degraded environment and a pristine site was unexpected. The results were therefore further investigated, in order to identify possible explanations for the apparent discrepancies.

Coherency in the data set emerges when one considers the relative importance of dissolved and particulate transport in the various types of environments sampled. Using this interpretation scheme, EC is considered as an indicator of solute transportation, since EC is a function of dissolved ionic components. Total Pb is regarded as an indicator of particulate transportation, since Pb is strongly adsorbed to particulate substrates at the pH observed. Following these assumptions, particulate transport appears to dominate over dissolved transportation in the Moulouya. Total Pb increases by factors of 3.4 and 9.8 from dry to wet periods, whereas EC decreases by 0.7-0.8, as a result of rain dilution. In two of the four lakes, dissolved transport is comparatively more important, since EC does not change significantly and total Pb shows only a small increase from the dry to the wet period. In these lakes, the dissolved input during the rainy period appears to be large enough to keep EC at its previous value, without significant dilution, as opposed to what is going on in the Moulouya. In the two other lakes, both EC and total Pb decrease from the dry to the wet period, pointing to dilution effects greater than either dissolved or particulate mobilization.

Apparent discrepancies in the intensity and direction of variations are explained when prevailing modes of dispersion are taken into account. For instance, the enrichment factor of total Pb in the Moulouya, downstream of Zeïda, jumps from 1.1 (dry) to 3.2 (wet), with respect to the reference station. Meanwhile, EC increases only from 1.2 (dry) to 1.5 (wet). The greater increase of total Pb over EC is explained by prevalent particulate transport. In another case, the enrichment of EC with respect to the reference station, in two lakes, increases from 14.2 and 20.4 (dry) to 20.1 and 27.9 (wet) while total Pb enrichment decreases from 2.0 and 2.0 (dry) to 1.6 and 1.3 (wet). Here, the prevalence of dissolved transport in these two lakes, combined with particulate transport at the reference station, allow for a strong increase in the EC parameter, concurrent with a weak increase in total Pb. Finally, in the lakes where both dissolved and particulate transport are presumably minor, total Pb undergoes enrichment with respect to the reference station, in the dry period (by 3.4 and 1.8), whereas depletion characterizes the wet period (0.6 in both lakes). In this case, enrichment is likely the result of evaporation during the dry season, and depletion the result of dilution by rain during the wet period. These two types of lake behave differently because they are located next to residual mineral deposits (likely with more soluble phases), have short travel distances and thus fewer contacts with adsorbing substrates, which is not the case for the other two lakes.

FR :

Le delta du rio Adra est situé à l’extrême ouest de la province d’Almérie, au sud-est de l’Espagne. À vocation entièrement agricole depuis plusieurs années, les cultures sous serres recouvrent aujourd’hui la totalité du delta. L’utilisation intensive des fertilisants ainsi que le recyclage des eaux d’irrigation ont induit une augmentation alarmante des teneurs en nitrates dans l’eau souterraine de la partie orientale du delta. Dans ce secteur se trouvent deux lagunes (ou albuferas) présentant des concentrations en nitrates élevées. Cet article discute l’effet du recyclage de l’eau d’irrigation sur la contamination de l’eau souterraine et le rôle de cette contamination sur les lagunes. Un modèle simulant le transfert de l’azote dans les sols et la zone non saturée a permis d’évaluer les concentrations en nitrates de la recharge. En considérant la dilution dans l’aquifère et la dénitrification ayant lieu dans le secteur oriental, les concentrations mesurées dans la zone saturée ont été reproduites, confirmant le rôle du recyclage des eaux d’irrigation dans la contamination de l’aquifère. La simulation d’un arrêt du recyclage des eaux d’irrigation estime à dix ans le temps requis pour ramener les concentrations au niveau de celles mesurées avant la mise en place des cultures sous serres. Malgré l’augmentation de la contamination de l’eau souterraine, le taux d’épuration naturelle des nitrates par les lagunes est demeuré à peu près stable entre 1991 et 1997, soit de 92 à 94 %. Les concentrations en nitrates dans les lagunes demeurent cependant très élevées, menaçant celles-ci d’eutrophisation.

EN :

The Adra delta is located on the eastern limit of Almeria in South-East Spain. Entirely devoted to agriculture for many years, greenhouse crops now cover the entire delta. The intensive use of fertilizers and the recycling of irrigation water have resulted in an alarming increase in nitrate concentrations in the groundwater of the eastern part of the delta. Two wetlands located in this sector are protected as natural reserves and are included in the Ramsar Convention. These wetlands are discharge zones for the aquifer and have shown high nitrate concentrations for some years. The objective of this work was to study the effect of irrigation water recycling on nitrate contamination of groundwater and to highlight the effect of this contamination on the wetlands. A model simulating nitrogen transfer in the unsaturated soil was used to simulate nitrate concentrations in groundwater recharge. Considering the dilution of nitrate into the aquifer and the presence of denitrification processes in the eastern sector, measured nitrate concentrations in the aquifer were adequately reproduced, thus confirming the contribution of groundwater recycling through irrigation in aquifer contamination. Simulation of a hypothetical stop of irrigation water recycling showed that a period of ten years would be necessary for nitrate concentrations to reach levels measured before the start of greenhouse agriculture. Wetland efficiency in attenuating groundwater nitrate contamination has been stable at 92 to 94% from 1991 to 1997. Nitrate concentrations are nevertheless very high in the wetlands, threatening them with eutrophication.

FR :

La carte piézométrique de la nappe du Logone-Chari-Tchad met en évidence des anomalies piézométriques interprétées comme des « nappes en creux ». Les informations de l’hydrogéologie et des isotopes de l’environnement conduisent à remettre en question les grandes profondeurs des niveaux statiques observées par certains auteurs dans ces dépressions piézométriques. Les données hydrogéologiques démontrent que dans la zone déprimée de la surface piézométrique, l’aquifère est de type bicouche. Par ailleurs, la distribution des teneurs en isotopes stables (oxygène-18 et deutérium) et en tritium confirme le cloisonnement des aquifères :

• sur la bordure des dépressions, des nappes superficielles biseautent sur un substratum semi-perméable. Ces nappes sont caractérisées par des eaux modernes (teneurs en tritium > 4 UT);

• dans l’axe des dépressions, on a des nappes profondes avec des eaux plus anciennes (teneurs en tritium < 4 UT). Les divers types d’eau correspondent à des modes et à des épisodes de recharge distincts.

La relation δ ²H vs. δ ¹⁸O montre que les effets d’enrichissement par évaporation lors de la recharge des nappes ne sont très marqués que dans les eaux des nappes superficielles dont les niveaux statiques ne dépassent pas 20 m de profondeur. Les dépressions fermées dont les points les plus bas atteignent 60 m sous la surface du sol s’interprètent difficilement dans l’hypothèse d’une reprise évaporatoire.

Il résulte de cette étude que l’absence de dépendance nette entre les niveaux piézométriques superficiels et les niveaux profonds place le problème des anomalies piézométriques du Grand Yaéré dans un contexte totalement différent de celui des anciennes interprétations qui s’appuyaient sur l’hypothèse d’une nappe libre généralisée monocouche. À l’avenir, la construction de la carte piézométrique de la nappe du Logone-Chari-Tchad devra tenir compte de la structure des deux nappes superposées.

EN :

Piezometric depressions, common in sub-Saharan Africa, are major hydrogeological anomalies manifested by closed curves, pronounced hollows and dips attaining several tens of meters below the regional water table level. The Logone-Chari-Chad piezometric map reveals piezometric anomalies that have been interpreted as depressed aquifers. The depth of the water table is 60 m in the Tagawa-Am Talia axis, 40 m between Louba-Louba and Andirni and 30 m around Yagoua. Factors linked to evaporation are generally thought to be responsible for these depressed zones.

The objective of this study (based on the saturated zone) was: 1) to place the Logone-Chari-Chad piezometric anomalies in their hydrogeological settings, and 2) to evaluate the use of environmental isotopes to explain their formation processes. To achieve our goal, 27 water supply points (8 boreholes and 19 wells) were selected from the borders and centre of the Logone-Chari-Chad depression. Samples were collected between 1989 and 1991. Measurements performed in the field involved static water levels, whereas the laboratory analyses ¹⁸O, ²H and ³H were performed at the International Atomic Energy Agency (IAEA) laboratory in Vienna, within the framework of the project RAF/8/012 funded by IAEA.

The new geological and hydrogeological data demonstrate that in the depressed zone of the piezometric surface, the aquifer has two layers. In contrast, the Logone-Chari-Chad piezometric map was previously drawn considering the aquifer as a single-layer. From a hydrochemical point of view, the groundwater in the Logone-Chari-Chad aquifer is stratified: calcium bicarbonate type water was found at the surface (shallow groundwater), whereas sodium carbonate type water was found at depth (deeper groundwater).

Seasonal piezometric fluctuations of 1.5 to 3 m have been observed in the shallow groundwater. In the deeper groundwater, they range from 0.20 to 0.30 m. The difference in the values of water table fluctuation leads not only to variations in the mode of groundwater circulation, but also to variations in the hydrodynamic properties of aquifers, such as transmissivity.

The distribution in stable isotope contents (¹⁸O, ²H and ³H) confirmed the compartmentalization of aquifers. The correlation between ³H and ¹⁸O showed that there are two water types, with different recharge modes and episodes. On the border of the depression, shallow groundwater pinches out on the semi-permeable substratum, resulting in a tritium content greater than 4 UT. In the depression axis, there is deeper groundwater with a tritium content below 4 UT.

The relationship between ²H and ¹⁸O shows that the enrichment effects of evaporation at the time of recharge are very pronounced only in the shallow groundwater, where the static level does not exceed 20 m below the soil surface. The closed piezometric depressions, whose deepest point attains 60 m below the soil surface, cannot be explained by the presence of intense evaporation. The variation in tritium content with respect to the static level shows that in the depressed zone, the first 20 m are characterized by a tritium content greater than 4 UT, whereas at depths of 30 m or more, tritium contents are lower than 4 UT.

The absence of dependence between shallow and deep piezometric levels invalidates the interpretation of great water depths proposed in previous studies of the piezometric depression of the Logone-Chari-Chad water table. Thus, the hypothesis that the Logone-Chari-Chad is a single-layer system should be abandoned. The future construction of the piezometric map of the Logone-Chari-Chad water table should take into account the structure and lithology of the two superimposed layers.

FR :

Le présent travail porte sur le développement et la validation du modèle conceptuel RQSM (Runoff Quality Simulation Model). Le modèle RQSM a pour objectif de simuler le lessivage des matières en suspension. Le modèle RQSM considère que l’accumulation est infinie sur les surfaces perméables et imperméables. Il utilise l’énergie cinétique des précipitations pour décrire la mise en suspension des particules solides. Il modélise le transport des matières en suspension à l’aide de la théorie des systèmes linéaires.

Les charges de matière en suspension mesurées durant 22 événements pluvieux enregistrés à l’exutoire du sous-bassin (1) de l’arrondissement de Verdun au Canada et à l’exutoire de trois sous-bassins de la ville de Champaign aux États‑Unis ont servi à valider le modèle RQSM. Les charges de matière en suspension simulées par le modèle RQSM ont été comparées aux charges mesurées et aux charges simulées par le modèle de « rating curve » et par le modèle de lessivage exponentiel du logiciel SWMM. Les charges simulées à l’aide du modèle RQSM étaient comparables aux charges mesurées. De plus, la performance du modèle RQSM a été jugée équivalente à celle des modèles exponentiel et « rating curve ». Une analyse de sensibilité menée sur le modèle RQSM a mis en lumière l’influence de chaque paramètre sur la charge simulée.

EN :

Urban runoff pollution due to suspended particles is of great concern for sewer system managers. Indeed, particles are the main source of urban water pollution because a large amount of chemical elements and organic wastes are associated with particles. Modelling runoff pollution due to particles is essential for the evaluation of its impact on receiving waters and for the adequate design of treatment structures.

This paper presents a new conceptual model called RQSM (Runoff Quality Simulation Model) used to simulate the washoff (erosion and transport of particles) of total suspended particles (TSS) at the outlet of urban catchments. Conceptual models can accurately represent complex physical phenomena with a limited number of parameters and a simple mathematical formulation. Moreover, they can be easily calibrated and used at many sites.

The build-up of solid particles in the RQSM model is infinite for pervious and impervious areas. The erosion process is related to the rainfall kinetic energy. Two relationships involving two erosion parameters are used, one for the impervious areas and the other for the pervious areas. The transport of suspended particles is described using the linear system theory. A rectangular impulse response function with a duration equal to the time of concentration describes the catchment response to an instantaneous erosion rate. Thereafter, a convolution product between the erosion rate and the rectangular impulse response function is used to compute loads of TSS at the catchment outlet.

The mathematical formulation of the RQSM model has three advantages. Firstly, it describes the washoff of TSS by using only rainfall intensity. Secondly, it treats the washoff of pervious and impervious areas separately. Finally, it uses only two parameters to describe the washoff.

The RQSM model was validated with the help of 285 TSS data points monitored during 22 rainfall events. Four rainfall events were monitored in the subcatchment (1) of Verdun borough in Canada and 18 rainfall events were monitored on three subcatchments in Champaign city (USA). The catchment areas varied between 6.8 and 177 ha, the catchment slopes between 0.4% and 1%, and the ratio of directly drained impervious area between 0.19 and 0.58. Land use was residential in two catchments and commercial for the other ones.

The first step in the RQSM model validation was to calibrate the two erosion parameters. This step was realized using 11 measured TSS pollutographs. The erosion parameter for impervious areas was calibrated first for low intensity rainfall. The erosion parameter for pervious areas was then calibrated for high intensity rainfall.

The second validation step was to simulate the TSS load resulting from 11 other rainfalls. The simulated loads of the RQSM model were compared to the measured loads. They were also compared to the simulated loads obtained with the rating curve model and with the SWMM exponential washoff model. Comparisons were made using three performance criteria: the Nash criterion, the ratio of the simulated TSS mass divided by the measured TSS mass (R_M), and the peak charge ratio (R_P). Reasonable agreement was reached between loads computed with the RQSM model and measured loads. The mean R_M was 1.08 and the standard deviation was 35%. Moreover, the Nash criterion was greater than 0.6 for 50% of simulated events. Unfortunately, the number of events was insufficient to detect statistically significant differences in accuracy, between the RQSM model, the rating curve and the exponential model. Nevertheless, a qualitative study based on the value of the three performance criteria showed that the results given by the RQSM model are equivalent to the results given by the SWMM exponential wash off model.

Finally, a sensitivity analysis was conducted on the RQSM model. In order to achieve the sensitivity analysis, reference values were attributed to the parameters of the RQSM model. The values of the RQSM parameters were then changed individually and the resulting change in the Nash criterion was noted. The change in the Nash value indicates that for rainfalls of high intensity and short duration, the RQSM method is particularly sensitive to the time of concentration. In the other cases, the erosion parameter of impervious areas was the most sensitive parameter.

FR :

L’oasis de Métouia, située au sud‑est de la Tunisie, est caractérisée par un climat aride où les précipitations sont rares et irrégulières. L’oasis doit donc son existence aux eaux souterraines qui, autrefois, provenaient de sources artésiennes actuellement taries suite à une surexploitation de la nappe profonde. La pédogenèse actuelle est dominée par l’évolution des processus de salinisation et d’hydromorphie affectant en totalité ou en partie le profil pédologique. Cette salinisation est la résultante des effets cumulés de la salinité des eaux d’irrigation et celle de la nappe phréatique proche de la surface dont la remontée capillaire génère des efflorescences salines. Ce facteur est accentué par l’absence de lessivage des sols et le dysfonctionnement du réseau de drainage. Le suivi des paramètres abiotiques de l’oasis durant quatre années successives (2001 – 2004), a révélé une interdépendance étroite entre la qualité des eaux précédemment décrite et les processus géochimiques qui en résultent, d’une part, et la dégradation de la zone non saturée, siège des accumulations gypseuses, d’autre part. Par ailleurs, aux facteurs précédemment signalés, viennent s’ajouter la mauvaise exploitation des parcelles et l’absence de règles de gestion du système oasien dans sa globalité. Afin de contrecarrer ces phénomènes qui affectent profondément la sensibilité du système oasien, on a élaboré des recommandations visant l’optimisation des besoins dynamiques en eau, du mode de distribution, ainsi que du réseau de drainage freinant la remontée de la nappe et améliorant l’aération et le lessivage de la zone non saturée.

EN :

The Métouia oasis is situated in south-eastern Tunisia near the coast of Gabès City. The climate is arid with rare and irregular precipitation events. The oasis originated from a confined subsurface that was hydraulically connected to surface springs that had already been exhausted by human activities. The soil features are presently dominated by the evolution of salinization and water-saturation processes either partially or totally affecting the soil profile. The visible salt deposits and soil salinization processes are generated by the salinity of irrigation water and the shallow water table as well as the rising capillarity head. These processes are strongly influenced by the weak soil leaching mechanisms, on the one hand, and the poor drainage schemes, on the other hand. The four-year monitoring programme (2001 – 2004) focussed on important abiotic water and soil parameters and showed a close relationship between water quality and the generated geochemical processes parallel to the degradation of the non-saturated zone, in which gypsum accumulation processes are taking place. In addition to the above mentioned factors, the poor land exploitation system and the lack of integrated management of the oasis system are also important. Due to the high sensitivity of the oasis and in order to overcome the problems, several recommendations were proposed concerning the optimization of the irrigation scheme, the water supply network and drainage schemes. The recommended hydraulic infrastructure, combined with the proposed management rules for the oasis, would lead to better control of ground-water fluctuations and improvement of leaching and aeration processes in the unsaturated zone.

FR :

Le bassin hydrographique du Timis-Bega, d’une superficie d’environ 13 000 km², est situé à l’ouest de la Roumanie. Le contexte orographique, l’influence climatique méditerranéenne, la nature et l’occupation du sol font que cette zone géographique relativement restreinte présente une assez grande diversité des écoulements. Cette dernière est considérée à travers le choix de 19 sous-bassins, de quelque km² à plusieurs centaines de km². La régionalisation des modules et des débits d’étiage du Timis-Bega a été entreprise à la suite de travaux analogues réalisés sur le bassin hydrographique de la Moselle française (GALÉA et CANALI, 2005). Ces travaux avaient montré l’adéquation de la loi de Weibull à deux paramètres pour décrire la variabilité temporelle et spatiale des modules annuels et des étiages des sous-bassins observés. Deux principaux résultats avaient été soulignés, l’un concernait la faible différenciation des lois régionales établies pour les modules et les étiages des années moyennes à « sèches »  (F ≤ 0,5), l’autre mettait l’accent sur l’usage de jaugeages épisodiques d’étiage pour améliorer la performance des modèles régionaux. Notre propos est de vérifier ces considérations, établies pour le bassin de la Moselle, dans le contexte hydro-climatique du Timis-Bega. Les résultats obtenus permettent de confirmer tant l’aspect peu différencié des lois régionales que l’aspect amélioration de la performance des modèles régionaux. Plus précisément, cette amélioration résulte d’une meilleure précision, que celle obtenue par régression multiple classique, de l’estimation du descripteur de régime local, le module annuel médian ou le débit journalier médian d’étiage qui représente une source d’incertitude importante du modèle régional respectif. L’usage d’une information épisodique sur les débits d’étiage, concomitante à un site étudié et à un sous-bassin de référence, permet l’estimation du débit journalier médian et, par extension, celle du module annuel médian. Une explication à cette extension pourrait être trouvée dans la faible différenciation des lois régionales pour les fréquences moyennes à « sèches ». L’intérêt des jaugeages épisodiques d’étiage nous semble assez porteur pour être pris en considération lors d’une démarche ultérieure de régionalisation à bases géostatistiques des descripteurs de régime. Enfin, un résultat inattendu concerne la quasi similitude des lois régionales de la Moselle et du Timis-Bega tant en ce qui concerne les modules annuels que les étiages. Ce résultat, à considérer avec prudence, abonderait dans le sens de la théorie des régions hydrologiques homogènes.

EN :

The catchment area of Timis-Bega (13,000 km²) is located in the western part of Romania. The orographical context, the Mediterranean climatic influence, the nature of the ground and the vegetation contribute to this relatively restricted geographical area’s great diversity of flows. This latter characteristic is based on a study of 19 sub-basins, ranging in size from a few km² to several hundred km². The regionalization of annual mean discharge and low flow in the Timis-Bega catchment was undertaken following similar work realized on the French Moselle catchment. This earlier work showed that the two-parameter Weibull distribution adequately described the spatial and temporal variability of annual mean discharge and low flow for the studied sub-catchments. The two principal results of the preceding study were the weak differentiation among the regional models established for annual mean discharge and low flow, and the recommended use of episodic gauging of low flows for the improvement of the regional models. Our intention was to verify these preceding considerations, established for the French Moselle basin, in the hydro-climatic context of Timis-Bega. The results obtained allowed us to confirm the weak differentiation among the regional models as well as the improvement of the regional models. More specifically, this improvement resulted from the better precision, compared to that obtained by traditional multiple regression methods, of the estimation of the local discharge descriptor, the median annual mean discharge or the median minimal daily low flow discharge. The use of low flow episodic discharge measurements, that are concomitant between the studied and reference sub-catchments, allows the estimation of the median minimal daily low flow discharge and the median annual mean discharge. This fortuitous result is explained by the weak differentiation observed between the regional annual mean discharge model and the regional average low flow discharge model for average to dry years. We believe episodic measurements of low flow should be considered when collecting data that will be used for the generation of regionalization flow descriptors by geostatistical methods. Lastly, the similarities between the regional distributions of annual mean discharge and low flow for both the Moselle and Timis-Bega regions were unexpected. This result should, however, be considered with caution, as it implies the existence of homogeneous hydrological regions.

FR :

Différents produits chimiques naturels et d’origine industrielle présentent une activité endocrinienne. Ces composés sont susceptibles d’agir sur le système endocrinien des animaux et des êtres humains (altération ou déficiences des fonctions reproductrices, occurrence de tumeurs malignes, etc.). De nos jours, il reste de nombreuses questions en suspens (ampleur de la contamination, devenir dans l’environnement, etc.) et le caractère persistant de ces substances en fait un problème majeur pour les générations futures. De plus, plusieurs études ont montré que les estrogènes naturels (tels que l’estrone, le 17β‑estradiol et l’estriol) et l’estrogène synthétique (17α‑éthinylestradiol) sont les composés les plus oestrogéniques présents dans les effluents de stations de traitement des eaux usées. En conséquence, ces estrogènes peuvent rejoindre les eaux de surfaces et les contaminer. En effet, des concentrations aussi faibles que 0,1 ng/L peuvent provoquer des effets oestrogéniques chez les organismes aquatiques exposés. Cette revue s’est donc concentrée sur la présence de ces types de composé dans les eaux de surface et usées, et plusieurs procédés de traitement sont discutés par rapport à leur capacité d’enlèvement des estrogènes. Ainsi, le traitement primaire seul ne permet pas l’enlèvement des estrogènes des eaux usées, alors qu’un traitement secondaire à boue activée réduit généralement les quantités d’estrogènes. Les procédés dits avancés montrent un potentiel élevé pour l’enlèvement des estrogènes, bien qu’ils peuvent former des sous-produits oestrogéniques et/ou cancérigènes. Finalement, les systèmes enzymatiques pourraient être des procédés innovateurs pour le traitement des estrogènes, puisqu’ils montrent un potentiel élevé pour l’enlèvement des composés aromatiques dans les eaux usées.

EN :

Various natural chemicals and certain contaminants from industries present an endocrine activity. These substances are likely to act on animal and human endocrine system (deterioration or reproductive functions deficiencies, malignant tumor occurrences, etc). Nowadays, many questions related to these compounds are not resolved and the persistent character of these compounds makes it a major problem for future generations. Furthermore, diverse studies determined that natural estrogens (e.g., estrone, 17β-estradiol and estriol) and synthetic estrogen (17α-ethinylestradiol) are the most estrogenic compounds in wastewater treatment plant effluents. Thus, these estrogens can reach surface water and contaminate it. Indeed, concentrations as low as 0.1 ng/L can induce estrogenic effects in exposed aquatic organisms. This review concentrated on this type of compounds in surface water and wastewater, and a number of treatment processes are discussed with regard to their potential on endocrine disrupting chemicals removal. In the primary treatment effluent, limited removal of estrogens has been observed, while secondary treatment involving activated sludge generally reduces all estrogens effluents concentrations. The advanced processes display a high potential for removing estrogens, although they may produce estrogenic and/or carcinogenic by-products. Enzymatic processes could be an innovative strategy for estrogens removal since they show a high potential to remove aromatic compounds from wastewater.

FR :

L’analyse de la distribution des pluies maximales peut s’effectuer à partir de plusieurs modes d’échantillonnage. Cet article présente une analyse comparative de l’estimation du gradex des pluies à partir de deux jeux de données régionaux sur la Moselle (63 bassins) et sur le Rhône (11 bassins). Les principaux résultats obtenus montrent la nécessité d’étudier au préalable le régime saisonnier des pluies et de raisonner sur une lame spatiale de pluie. Il est par ailleurs préférable d’utiliser un échantillonnage par valeurs supérieures à un seuil ou de raisonner sur l’ensemble des valeurs journalières successives, car les résultats sont plus robustes qu’avec un échantillonnage classique par valeurs maximales annuelles, beaucoup plus sensible à la distribution d’échantillonnage du fait de la quantité réduite d’information utilisée.

EN :

Design rainfall estimates are usually obtained through various kinds of sampling: annual maximum values, peak-over-threshold values or daily series. The aim of this paper was to compare scale parameters of maximum rainfall distribution while taking into account the effect of seasonality and spatial reduction, as well as the use of different sampling methods.

Two sets data from the Moselle (192 rain gauges) and Rhône (213 rain gauges) regions of France were used. The seasonal effect is significant and can induce an under-estimation of rainfall distribution by about 10 to 20% for areal rainfall to a catchment, and 10 to 40% for local rainfall to a specific location. The areal reduction effect was about 10 to 15%, when comparing local and areal statistics.

The comparison of areal rainfall distributions was carried out for 63 and 11 catchments, in the Meuse and Rhône areas respectively. Because more information was available, the peak-over-threshold sampling method and the use of daily series provided more accurate estimates than the annual maximum sampling method. In using the peak-over-threshold approach, one should carry out a sensitivity analysis to choose the threshold, and use probabilistic distributions in accordance with null rainfall values. The two alternative sampling approaches were in agreement and are recommended for extreme rainfall analysis.

FR :

Nous avons comparé les impacts des barrages sur les caractéristiques (volume d’écoulement-fréquence, variabilité interannuelle et forme de courbe de distribution) des débits moyens annuels dans les trois régimes régularisés observés (inversion, homogénéisation et type naturel) au Québec. Nous avons appliqué la méthode de proportionnalité qui consiste à comparer les caractéristiques des débits des rivières naturelles et celles des rivières régularisées en fonction de la taille des bassins versants. En ce qui concerne le volume d’écoulement-fréquence et sa variabilité interannuelle, le changement a été observé seulement en régime d’inversion. Il se traduit par une baisse des débits moyens annuels durant les années hydrologiques sèches et une variabilité interannuelle relativement forte par rapport aux rivières naturelles. Ces changements sont attribués principalement au mode de gestion des réservoirs car on lâche moins d’eau durant ces années hydrologiques sèches. Enfin, les changements des coefficients d’asymétrie et d’aplatissement ont été observés surtout en régime d’homogénéisation. Cette étude démontre que les barrages peuvent modifier toutes les caractéristiques des débits moyens annuels contrairement à l’opinion couramment admise.

EN :

We compared the impacts of dams on the characteristics (magnitude-frequency, inter-annual variability and distribution curve shape) of the mean annual flows in three regulated flow regimes (inversion, homogenization and natural type) in Québec. We applied the “proportionality method”, which consists of comparing the flow characteristics of natural rivers to regulated rivers according to watershed size. A change in the flow-frequency volume and its inter-annual variability was observed only in the inversion flow regime. This result translates into a decrease in average annual flows during dry hydrological years and a relatively high inter-annual variability relative to natural rivers. These changes are mainly ascribed to the reservoir management mode because less water is released during dry hydrological years. Finally, the changes of the coefficients of asymmetry and skewness are particularly observed in homogenization flow regime. This study shows that, contrary to the commonly accepted opinion, dams can alter all the characteristics of annual average flows.

FR :

La Seine, un des fleuves les plus anthropisés d’Europe, reçoit les rejets des eaux usées de près de quinze millions d’habitants, soit le quart de la population française, dont dix millions sont concentrés dans l’agglomération parisienne. Suite à la directive européenne 91/271, l’assainissement des eaux usées de l’agglomération parisienne est actuellement remodelé et amélioré. Les flux d’azote, rejetés auparavant en Seine, seront progressivement traités via des procédés basés sur des cultures libres (boues activées) ou fixées (biofiltres immergés) permettant la nitrification et la dénitrification de la pollution azotée.

Néanmoins, il est désormais admis que de l’oxyde nitreux (N₂O), un gaz à effet de serre destructeur de la couche d’ozone, pourrait être émis dans l’atmosphère de façon significative durant le traitement biologique de l’azote en station d’épuration (STEP). Ces émissions ont été quantifiées en fonction des charges en azote traitées et des procédés utilisés, en conditions expérimentales. En se basant sur ces résultats, nous avons évalué les émissions de N₂O sur l’ensemble des stations d’épuration de l’agglomération parisienne, dans les conditions actuelles des traitements pratiqués, mais également estimé les émissions futures, suite aux principaux changements prévus aux horizons 2006-2008 et 2012-2015.

Les estimations conduisent à des émissions actuelles de N₂O de l’ordre de 60‑120 kg N‑N₂O/j, qui augmenteront à l’issue de la première étape des travaux (2006-2008) à 320‑480 kg N‑N₂O/j, pour atteindre 370‑750 kg N‑N₂O/j en 2012‑2015. Les niveaux les plus bas de ces émissions pourraient être atteints si le traitement de l’azote se fait avec une oxygénation supérieure à 2 mgO₂/L en nitrification et en dénitrification, avec des conditions d’anoxie totales et un ajout de méthanol permettant 100 % de la réduction de la charge en nitrate.

Compte tenu de nos résultats pour les stations d’épuration (60‑120 kg N‑N₂O/j) et ceux obtenus pour la Seine à l’aval du rejet des effluents non traités pour l’azote (90‑200 kg N‑N₂O/j), les émissions actuelles de N₂O sont estimées à 150‑320 kg N‑N₂O/j, et celles du futur augmenteraient d’un facteur d’à peine 2 quand le traitement de l’azote sera complet en stations d’épuration; cette augmentation est relativement faible si l’on tient compte de la gamme de nos estimations. De plus, à l’échelle du bassin de la Seine, les émissions d’oxyde nitreux liées au traitement de l’azote dans les stations d’épuration de l’agglomération parisienne (actuel et futur) continueront de représenter une faible proportion, de 1 à 10 % par rapport aux émissions provenant des sols agricoles du bassin amont (4100‑8200 kg N‑N₂O/j).

EN :

The Seine, one of Europe’s rivers most affected by intense human pressures, receives wastewater discharges from almost fifteen million inhabitants, equal to a quarter of the French population, among which ten million are concentrated in the Paris conurbation. In the framework of the European directive 91/271, wastewater treatment in the Paris conurbation is being reorganized and improved. The nitrogen load, still discharged to the Seine River, will be gradually treated by fixed biological culture and activated sludge processes, allowing nitrification and denitrification of nitrogen pollution.

It is now accepted that nitrous oxide (N₂O), a greenhouse gas that induces the destruction of stratospheric ozone, is emitted during biological nitrogen treatment in wastewater treatment plants (WWTPs) and may be a significant source to the atmosphere. These emissions have been quantified under experimental conditions, depending on the nitrogen load treated and the treatment used. These results have allowed the estimation of N₂O emissions from all WWTPs in the Paris conurbation for present treatments and also for future conditions, with new treatments being scheduled in 2006‑2008 and then in 2012‑2015.

We estimate present N₂O emissions to be 60‑120 kg N‑N₂O/d, which would increase to 320‑480 kg N‑N₂O/d in 2006‑2008 and reach 370‑750 kg N‑N₂O/d in 2012‑2015. The emission levels could be limited to the lower range of values if the nitrification of nitrogen were performed at an oxygenation level higher than 2 mg O₂/L and if denitrification were performed under total anoxic conditions and with a methanol addition, allowing a 100% reduction of the nitrate load.

According to our results found for Paris WWTPs (60‑120 kg N‑N₂O/d) and those obtained in the lower Seine River, which receives effluents not treated for nitrogen (90‑200 kg N‑N₂O/d), N₂O emissions amount to 150‑320 kg N‑N₂O/d. This increase of N₂O emissions by a factor of less than 2 is a rather low value taking into account the range of our estimates. Furthermore, at the scale of the Seine River basin, nitrous oxide emissions from nitrogen treatments in Paris conurbation WWTPs (at present or in the future) would continue to represent a low proportion, 1 to 10%, in comparison with the emissions from agricultural lands (4100‑8200 kg N‑N₂O/d).