National Research Institute of Science and Technology for Environment and Agriculture
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Le macrobenthos et "l'état de santé" des eaux douces : fondements, contraintes et perspectives
The benthic macroinvertebrates are one of the most used tools for defining ecosystem types and for assessing the state of health of freshwater, principally running waters. A review of many works on the use of macrobenthos to assess the quality of continental waters shows that the studies can be divided into two groups. On the one hand, there are biocenotic or typologic comparative analyses which allow somewhat slight disturbances to be detected and the impact of a given modification of the environment to be measured. On the other hand, there are methods that directly propose a qualitative assessment of the environments. The assessment of the practical methods applied to the study of the macrobenthos ecology shows the need to study thoroughly the basic knowledge on systematics and sampling methodology, and to improve the work on hydrosystems structures and functioning. / Les macroinvertébrés benthiques constituent l'un des outils les plus utilisés pour la définition des types de systèmes et l'appréciation de l'état de santé des eaux douces, principalement les eaux courantes. L'analyse de nombreux travaux relatifs à l'utilisation du macrobenthos pour l'appréciation des qualités des eaux continentales montrent que les études se répartissent en deux groupes : d'une part, les analyses biocénotiques ou typologiques comparatives qui permettent de détecter des perturbations, parfois légères, et de donner une mesure de l'impact d'une modification donnée du milieu; d'autre part, les méthodes proposant d'emblée une évaluation qualitative des milieux. L'évaluation des méthodes pratiques appliquées à l'étude de l'écologie du macrobenthos montre la nécessité d'approfondir les connaissances de base en systématique et en méthodologie d'échantillonnage et de développer les travaux sur les structures et le mode de fonctionnement des hydrosystèmes
Simulation du fonctionnement hydrologique d'un bassin versant : application à la conception et à la gestion d'un barrage
The hydrological model presented here is used to simulate the continuous operation of a dam, by generating flow data over a long period (1,000 years for example). This enables water volumes to be assessed as well as flood management. The generation of continuous real time information has two main advantages. Firstly, different dam management rules can be tested. Secondly, breakdowns can be analysed, after the event, by statistical processing of scenarios. The flood simulation is not a single event reduced to an artificial form: a series of floods, that build up behind the dam, are available to the designer to test the operation of the sluices and to carry out a statistical study of the flow leaving the dam. The method is based on two random rainfall generator models. Daily rainfall is generated continuously. The hourly rainfall generator model is activated when daily rainfall exceeds 20 mm. These models are linked to a model that converts rainfall into flow normally calculated on a daily basis but switching to an hourly basis during flooding. This paper presents the method and the various models used and also describes some examples. / Le modèle hydrologique présenté se propose de simuler le fonctionnement en continu d'une retenue d'eau grâce à la génération d'une longue chronique de débit (1 000 ans par exemple). Ceci permet d'appréhender conjointement l'estimation des apports et la gestion des crues. La génération d'une information temporelle en continu présente a priori deux avantages principaux : - différentes règles de gestion de la retenue peuvent être testées ; le traitement statistique a posteriori des scénarios permet une expression en terme de défaillance ; - la crue de projet n'est pas unique et réduite à une forme synthétique, car une succession de crues, situées dans le contexte de remplissage de la retenue, sont à la disposition du concepteur pour tester le fonctionnement des ouvrages hydrauliques d'évacuation, et effectuer l'étude statistique des débits sortants de la retenue. Le principe de la méthode est basé sur deux modèles de simulation aléatoire des pluies. Les pluies journalières sont générées en continu ; le modèle de génération de pluies horaires est activé lorsque la pluie journalière excède 20 mm. Ces modèles sont couplés à une modélisation de la trans-formation de la pluie en débit qui fonctionne normalement au pas journalier et au pas horaire en période de crue. La note présente la méthode et les différents modèles utilisés, ainsi que des exemples d'application
Non linear identification of an irrigation system with withdrawals
The paper deals with the identification of an irrigation system in presence of not completely known withdrawals. As the system with withdrawal is in general non identifiable, we propose a two level algorithm of optimization with relaxation to identify the dynamics and the withdrawals separately. The proposed approach is based on a time-implicit finite-dimensional model of simplified equations governing open-channel hydraulics. The withdrawals, which are due to the farmers pumpings for the purpose of irrigation, are not completely known ; we propose to separate them in two functions : one over time, and the other over abscissa x along the river. As the second function is usually well-known, we identify parameters of the first function, assuming a daily periodic behavior. If the location of the withdrawals is not known, it is still possible to assume they are uniformly distributed along the river. The relaxation algorithm enables the identification of the dynamics of the system, along with the identification of the withdrawals. Both parameters are useful for the manager, as the dynamics is non linear, thus difficult to estimate, and the withdrawals are not measured. The model derived will be used in a next step for robust control synthesis, to prevent destabilization of the regulated system when the time delay changes. / L'article concerne l'identification d'un système d'irrigation en présence de prélèvements en partie inconnus. Le système avec prélèvements étant en général non identifiable, nous proposons un algorithme d'optimisation avec relaxation à deux niveaux pour identifier la dynamique et les prélèvements séparément. L'approche proposée est basée sur un modèle implicite en temps et de dimension finie défini à partir d'équations simplifiées régissant l'écoulement à surface libre dans une rivière. Les prélèvements dus aux pompages des agriculteurs pour des besoins d'irrigation ne sont pas mesurés ; nous proposons de les séparer en un produit de deux fonction : une temporelle, et une spatiale, selon la distance le long de la rivière. Comme la deuxième fonction est généralement bien connue, nous identifions les paramètres de la première fonction, en supposant un comportement périodique sur une journée. Si la localisation des prélèvements n'est pas connue, il est toujours possible de les supposer uniformément distribués le long de la rivière. L'algorithme de relaxation permet l'identification de la dynamique du système, avec l'identification des prélèvements. Les deux informations sont utiles pour le gestionnaire, car la dynamique est non linéaire, donc difficile à estimer, et les prélèvements ne sont pas mesurés.Le modèle proposé sera utilisé dans une seconde étape pour la synthèse de contrôleurs robustes, pour éviter la déstabilisation du système régulé lorsque le temps de retard varie
Restauration de l'esturgeon européen Acipenser sturio - Contrat life n°B4-3200/94/754 - rapport final du programme d'exécution : opérations I, II, III 1994 - 1997
This report presents an european restoration programme for the endangered commun strugeon, Acipenser sturio, in the Gironde-Garonne-Dordogne system in the south west of France. The programme was lauch in october 1994 to end in december 1996. It is done in three different operations which are : catching of wild breeders for stocking experiment, identification and protection mesures for spawning ground, status of the sturgeon population in the wild. / Ce rapport présente un programme européen de restauration de l'esturgeon commun, Acipenser sturio, espèce en voie de disparition, dans le bassin versant de Gironde-Garonne-Dordogne du sud-ouest de la France. Le programme s'est déroulé d'octobre 1994 à décembre 1996. Il comporte trois opérations qui sont : capture de géniteurs pour élevage, identification et mesures de protection des frayères, la situation de la population d'esturgeon dans le milieu naturel
Indice d'écotoxicité des effluents
A French Water Agency (Artois-Picardie) asked Ineris and Cemagref to provide an index of effluent toxicity from results of 8 bioassays performed on 30 industrial effluents. The Effect Concentration EC10 was chosen as a general parameter of toxicity to compare effluents. Then, multivariate statistical analyses in parallel to experts assessements provided a calculated index on three bioessays leading to a general evaluation of the ecotoxicity of an effluent. / Ce rapport est établi à l'issu de l'étude interagences, confiée à l' INERIS et au CEMAGREF par l'agence de l'eau Artois Picardie, visant à définir une batterie d'essais et un indice de toxicité des effluent industriels. Cette étude partait d'un jeu de données réelles obtenu par la mise en oeuvre de huit essais sur 30 effluents. Une note de synthèse de dix-huit pages est disponible qui reprend les principales conclusions de ce rapport. La première phase de cette étude nous a permis de proposé un critère unifié de toxicité la CE 10. Nous avons également proposé un critère quantitatif de génotoxicité le facteur d'induction que nous appliquerons à l'essai sur Xénope. Dans le cas du Mutatox seul un critère qualitatif à trois modalités nous a semblé raisonnable. L'analyse des données par des méthodes statistiques multivariées : analyse en composantes principales, analyse discriminante, montre l'absence de corrélation entre les essais de génotoxicité et les essais de toxicité. Par ailleurs il apparait illusoire de définir un indice de toxicité spécifique à certaine branches d'activité comme cela avait été envisagé au départ de l'étude. L'indépendance entre la génotoxicité et la toxicité nous a conduit à proposer le traitement de la toxicité et de la génotoxicité. En matière de génotoxicité le nombre d'essais et des avis d'experts au moyen d'une régression de type PLS. Nous proposons de retenir les essais de toxicité chronique sur algue et cériodaphnie conjointement avec un essai de toxicité aîgue sur Daphnia magna. Ce dernier essai permet d'assurer la continuité entre les évaluations précédentes de la toxicité des effluents et le nouvel indice. L'indice obtenu s'ajuste très bien à la moyenne des avis experts et peut-être calculé de façon simple à partir des CE10 obtenues sur les différents essais. Il est d'ailleurs possible d'introduire le débit de l'effluent pour tenir compte de la charge toxique. Bien que légèrement différent, cet indice reste très proche du barème québecois BEEP utilisé pour la biosurveillance des effluents industriels sur le fleuve Saint-Laurent. Enfin cette étude a montré la necessité de disposer de données validées et traçables et nous a conduit à recommander que les essais soient confiés à des laboratoires sous assurance et contrôle qualité
La modélisation intégrée de la production de sédiments après l'incendie du bassin versant du Rimbaud (Var, France)
An hydrosedimentologic model, called ETC, which deals with erosion using an hydrologic approach, was developed. Its objective is to predict erosion and sediment yield within mountainous mediterranean catchments. The erosion and sediment yield component was validated on Rimbaud basin. Before Rimbaud forest fire, only rain and liquid discharge were registered. Upon an experimental plot, whose area was 75 m2, located in the upper part of the catchment, erosion was measured. The next months before the forest fire, the hydrological and erosive processes were strongly disturbed. An automatic sampler was set up at Rimbaud gauging station and provided transited sediment concentrations. Validation results were quite promising. / Le bassin versant du Rimbaud a été dévasté à 84 % de sa surface par l'incendie d'août 1990. Dans les mois qui ont suivi, les processus hydrologiques et érosifs ont été fortement pertubés. Des observations spécifiques de l'érosion ont été conduites (MARTIN C. et al., 1993) : une parcelle de 75 m2, située dans le haut du bassin, a fait l'objet de mesures ; un préleveur d'échantillons est venu compléter le dispositif préexistant à la station de jaugeage afin de connaître le débit solide en suspension ; les dépôts dans le lit et à l'amont immédiat de la station ont été estimés sommairement par topographie. Cette situation offrait l'opportunité de valider le modèle ETC au travers de la reconstitution des premières crues de l'automne 1990
Transport et distribution des espèces aquatiques
Regulations, large-scale distribution and consumer behaviour have had for effect to modify the transport and marketing of fish, shellfish and molluscs. Over the last 10 years, developments in the transport of chilled produce have been marked by these phenomena : pallets have come into general use, thus allowing faster loading and unloading ; greater and greater use has been made of class C refrigerated vehicles, which provide cold in two ways : with ice and the refrigerating unit ; the use of materials with better hygienic qualities ; greater numbers of chilled dispatching platforms, equipped with independent loading-unloading stations and insulated doors. The outstanding developments in the area of sales have been : the predominence of large-scale distribution (53% of sales of fresh fish in France) ; the development of sales of fresh, packaged products leading to entirely different equipment, given the absence of ice ; the establishment of standards for characterizing the performances of display cabinets according to atmospheric factors like temperature and relative humidity. / Le transport et la mise à la vente des poissons, crustacés et mollusques évoluent sous l'influence de la réglementation, de la grande distribution et du consommateur. Au cours des 10 dernières années, les progrès dans les transports de produits frais ont été marqués par : la généralisation de l'usage des palettes permettant des chargements et déchargements plus rapides ; l'utilisation de plus en plus fréquente de véhicules frigorifiques de classe C. De ce fait, il y a un double apport de froid : glace et groupe frigorifique ; la multiplication des plates-formes d'éclatement réfrigérées, munies de postes à quai indépendants et de portes isothermes. Pour les denrées surgelées la nouveauté réside dans l'obligation d'équiper les véhicules de transport dans l'Union Européenne d'enregistreurs de température d'air. Dans le domaine de la mise à la vente, les faits marquants sont : la prédominance de la grande distribution (53% des ventes de poissons frais en France) ; le développement des ventes de produits frais emballés conduisant à des équipements totalement différents du fait de l'absence de glace ; la mise en place de normes permettant de caractériser les performances des meubles de vente en fonction des ambiances (température, humidité relative)
Regional and longitudinal patterns of fish community structure in the Seine River basin, France
The fish communities of 371 sites from 4 natural regions of the Seine River basin were studied. The sites were located from small to medium size rivers (catchment area : 5 to 3895 km2). We examined the differences between local communities according to river size (estimated by catchment area) and region. In the Seine River basin, fish communities follow a general organisation rule : total species richness increases with river size and importance of limnophilic species versus rheophilic ones increases from upstream to downstream. However, fish communities show differences of total species richness, species richness of reproductive groups and species composition between the four natural regions of the basin. Particularly, river size and regional organisation of environmental factors interact on species composition of communities and several regional patterns of longitudinal changes of fish communities are identified. The origin and range of regional differences of fish communities are discussed according to historical and environmental factors. / Les peuplements de poissons de 371 stations appartenant à 4 écorégions du Bassin de la Seine sont étudiés. Les stations sont localisées sur des cours d'eau de petite à moyenne taille (surface de bassin versant : 5 à 3695 km2). Les différences locales entre les peuplements sont analysées par rapport à la taille des cours d'eau (estimée par la surface de bassin versant) et à l'écorégion. Dans le bassin de la Seine, les peuplements de poissons ont un schéma d'organisation commun : la richesse spécifique augmente avec la taille des cours d'eau et l'importance des espèces limnophiles par rapport aux espèces rhéophiles augmente d'amont en aval. Néanmoins, les peuplements de poissons présentent des différences de richesse spécifique totale, de richesse spécifique des groupes de reproduction et de composition spécifique entre les 4 écorégions du bassin. En particulier, la taille du cours d'eau et l'organisation régionale des paramètres du milieu interagissent sur la composition spécifique des peuplements et plusieurs schémas régionaux d'évolution longitudinale des peuplements de poissons sont identifiés. L'origine et l'importance de ces différences régionales sont discutées en tenant compte d'éléments historiques et des paramètres du milieu
Les types de stations forestières de la Champagne sénonaise incluant la vallée de la Vanne et les vallées sèches et alluviales du Pays d'Othe
This book gives the geographic limits of the study area and describes the physical and forestry environment. An outline of the methodology used for classification is included. The 22 forest sites identified are described by a summary of their ecological characterictics and illustrated by a typical floristic and pedological survey. A key of determination of the forest sites based on simple floristic and pedological elements is proposed. Finally, forest site quality is assessed starting from current knowledge in forest trees autoecology. / Cet ouvrage propose une délimitation de la zone d'étude et décrit le milieu physique et forestier. Un aperçu de la méthode de typologie employée est indiquée. Les 22 types de stations forestières rencontrées sont décrits chacun par un résumé de leurs caractéristiques et un exemple type. Une clé de détermination des types de stations à partir d'éléments floristiques et pédologiques simples est proposée. Les potentialités des stations forestières sont évaluées à partir des connaissances actuelles en autécologie des essences
Méthodologie d'étude des processus aux différentes échelles
Studies of the processes governing the fate of pesticides in soil and their transfer to aquatic systems and other environmental compartments have to be carried out on various scales. In small-scale laboratory studies, individual relevant processes are simulated separately under controlled conditions. By variation of soil factors and environmental conditions, the influence of each of these parameters is quantified. In larger scale experiments, the mass balance as the result of all contributing processes may be established. Outdoor lysimeter and field studies reflect real environmental conditions; the quantitative results, however, are valid and representative only for the special situation where they have been obtained. / Les études des processus qui gouvernent le devenir des pesticides dans le sol ainsi que leur transfert dans les bassins versants et dans d'autres compartiments de l'environnement sont entreprises aux différentes échelles. Des méthodes à petites dimensions dans le laboratoire permettent de simuler les processus individuels séparément, sous conditions contrôlées : en variant les sols et les conditions environnementales, l'influence de ces paramètres peut être quantifiée. Par les methodes à dimensions majeures en utilisant des pesticides marqués au C-14, le bilan de la radioactivité, résultant de tous ces processus individuels, peut être établi. Les recherches en lysimètres et en plein champ comprennent des conditions naturelles ; cependant, leurs résultats quantitatifs ne réprésentent que la situation spécifique où ils ont été obtenus