L’étang et la température de l’eau : un ensemble d’impacts géographiques

The thermal regime of central-western France small dams (ponds) and streams is presented based on the processing of 1.7 million unpublished water temperature measurements taken from 1997 to 2005. On the basis of these examples, an extrapolation is attempted on the scale of Limousin region by crossing these data with those from the census of pond types. A new typology is proposed for all water bodies (lake, pond-lake, pond, marsh-pond, marsh), based on the duration of mixing layers and thermal discontinuity layers caused by their stratification. The different layers are characterized by the neologisms of limnion, stagnion and mariscon, augmented by prefixes (epi-, meta-, hypo-), highlighting the specificity of the thermal regime of the pond among all water bodies.The first part presents continuous temperature loggers and methods. Delaunay triangulation is used for interpolation between plots of different depths. The second part studies the thermal regime within the water body, based on the detailed example of the Oussines pond and some others (Cieux pond, Pouge pond, etc.), first in the vertical dimension (thermal stratification) then horizontal (thermal zonation). Heat contents are calculated. The third part studies the thermal effects of ponds on streams, first by measuring the differences between upstream and downstream water temperatures, then by following the evolution of the downstream water temperature on many kilometers. The immediate effect of the pond depends on its hydraulic equipment: weir, monk or bypass. The warming is 2 ° C on an annual average and 4 ° C on summer average downstream of a weir, it is 1 ° C and 3 ° C downstream of a monk. By the example of Vézère and Vergogne rivers, the distance until which the thermal effect propagates downstream of the pond is both measured and simulated. This distance is related on the one hand to the water temperature upstream of the pond and on the other hand to the air temperature. Maps of water temperature variations from upstream to downstream make it possible to visualize the effect of other influences (shading effect of riparian vegetation, dilution effect of the tributaries entering the outlet stream, etc.). The fourth part, focusing on applied research, discusses the available techniques and tools to reduce the thermal effect of small dams on streams. In conclusion, the mean annual warming downstream of all Limousin ponds is estimated at 1.1 ° C.
Le régime thermique de quelques étangs et petits cours d’eau du Centre-ouest de la France est présenté en s’appuyant sur le traitement d’1,7 million de mesures inédites de températures de l’eau effectuées de 1997 à 2005. A partir de ces exemples, une extrapolation est tentée à l’échelle du Limousin en croisant ces données avec celles de recensement des types étangs. Il est proposé une nouvelle typologie de l’ensemble des plans d’eau (lac, étang-lac, étang, marais-étang, marais), fondée sur la durée d’existence des couches de brassage et des couches de saut thermique liée à leur stratification. Les différentes couches sont caractérisées par les néologismes de limnion, stagnion et mariscon, augmentés de préfixes (épi-, méta-, hypo-), permettant de cadrer la spécificité du fonctionnement thermique de l’étang parmi toutes les autres possibilités.La première partie présente les instruments de mesure et les méthodes de traitement. La triangulation de Delaunay a été préférée au krigeage pour l’interpolation entre les points de différentes profondeurs. La deuxième partie étudie le régime thermique à l’intérieur des plans d’eau, à partir de l’exemple détaillé de l’étang des Oussines et de quelques autres (étang de Cieux, étang de la Pouge, etc.), d’abord dans la dimension verticale (stratification thermique) puis horizontale (zonation thermique). Des volumes calorifiques sont calculés. La troisième partie étudie l’impact thermique des étangs sur les cours d’eau, d’abord en mesurant les écarts entre l’entrée et la sortie du plan d’eau, puis en suivant l’évolution de la température de l’eau sur le linéaire de l’émissaire. L’effet immédiat de l’étang dépend de son équipement hydraulique : déversoir, moine ou dérivation. Le réchauffement à la sortie d’un déversoir est de 2°C en moyenne annuelle et 4°C en été, il est de 1°C et 3°C en aval d’un moine. A travers l’exemple de la Vézère et de la Vergogne, la distance à laquelle l’effet thermique de l’étang se propage dans l’émissaire est à la fois mesurée et simulée. La distance de rétablissement de la qualité fluviale initiale est rapportée d’une part à la température fluviale d’entrée dans l’étang, d’autre part à la température de l’air. Des cartes d’évolution de la température de l’eau de l’émissaire d’amont en aval permettent de visualiser l’effet des autres influences (succession de tronçons à l’ombre et au soleil, effet de dilution des tributaires se jetant dans l’émissaire, etc.). La quatrième partie, centrée sur la recherche-conseil, discute les possibilités d’aménagement permettant de diminuer l’impact thermique des étangs sur les cours d’eau. En conclusion, le réchauffement moyen annuel à l’échelle de tous les étangs limousins est estimé à 1,1 °C.