Modelisation d'écosystèmes rivières : application à un bief du Lot

Modelling river ecosystems : an application to a reach of the Lot

Institut de Mécanique des Fluides (Laboratoire associé au C.N.R.S.), 2, rue Charles-Camichel, 31071 Toulouse Cedex

Résumé

Les résultats des premiers essais de modélisation de l'écosystème Lot sont présentés. Cette rivière a un grand intérêt vis-à-vis des problèmes posés par la réponse d'un milieu aux fluctuations, naturelles ou provoquées, des paramètres abiotiques. En effet, le fonctionnement des barrages de l'amont entraîne l'existence d'étiages sévères et, par suite, de longs temps de séjour dans les biefs se succédant sur le cours du Lot moyen et inférieur. Dans ces biefs, l'ensoleillement peut en outre entraîner l'existence de stratifications thermiques.

Diverses questions d'intérêt général sont rappelées dans une première partie : 1) schéma classique d'un écosystème aquatique, 2) équations d'échange traduisant les interactions entre les paramètres dynamiques du système ; 3) techniques permettant de définir les moyennes temporelles ou spatio-temporelles, 4) hypothèses phénoménologiques permettant d'aborder le traitement des équations.

Dans une deuxième partie sont présentés les premiers résultats d'une tentative de modélisation de la croissance et de la biodégradation des algues dans l'écosystème Lot. Le système général d'équations d'échanges est simplifié en tenant compte 1) des régimes hydrodynamiques, 2) des cycles thermiques d'origine naturelle, 3) de l'influence des deux caractéristiques précédentes sur le fonctionnement de l'écosystème.

Deux situations ont été étudiées :

- la première correspond à des régimes hydrodynamiques et thermiques pour lesquels chaque section du Lot peut être considérée comme homogène : l'utilisation de moyennes spatiales par section est alors acceptable,

- la deuxième correspond à des régimes hydrodynamiques et thermiques qui conduisent à prendre en compte la stratification verticale.

Abstract

The results of the first attempts to model the ecosystem of the River Lot are given. This river is of particular interest because of the problems posed by the environmental response to large, natural or unnatural, fluctuations of the abiotic parameters. Because of the operation of upstream barrages, there are very low water levels and therefore water may be retained in the middle and lower reaches of the Lot for a long time. In these reaches, solar radiation may produce thermal stratification.

In the first part of the paper, various general questions are considered: 1. the classic scheme for an aquatic ecosystem, 2. the exchange equations describing the interactions between the dynamic parameters of the system, 3. techniques that allow the definition of temporal or spatio-temporal mean values, 4. phenomeno-logical hypotheses that facilitate the interpretation of the equations.

The second part of the paper presents the first results of an attempt to model the growth and biodegradation of algae in the ecosystem of the Lot. The general system of exchange equations is simplified bearing in mind 1. the hydrodynamic regimes, 2. the natural thermal cycles, 3. the influence of the two preceding features on the functioning of the ecosystem.

Two situations have been studied: in the first, the hydrodynamic and thermal regimes are such that each section of the Lot may be considered homogeneous, the use of spatial means for each section is acceptable. In the second situation, the hydrodynamic and thermal regimes are those which take vertical stratification into account.