III.1. Calcul de la sensibilité des milieux
III.1.1. Cours d’eau
La sensibilité à l’eutrophisation des cours d’eau des secteurs hydrographiques M8, K6 et H2 est déterminée selon la méthode présentée au chapitre II.2.1. Pour rappel, le facteur de sensibilité est calculé de manière continue (Equation 2).
(1) Facteur morphologique lié aux seuils et ouvrages
Pour les trois secteurs hydrographiques considérés, la majorité des tronçons présente une pente considérée comme moyenne (0,3-10%). C’est respectivement pour chaque secteur, plus de 90% des tronçons dont la pente est faible. Pour le taux d’étagement, les données obtenues par croissement des tronçons de la BDTOPO® (2013) et du ROE7, montre une majorité de tronçon faiblement sensible à ce facteur morphologique, c’est-à-dire dont les taux d’étagement sont inférieur à 30%. C’est plus de 50% des tronçons dont le taux d’étagement est faible. Ces chiffres sont à nuancer du fait que très peu de données sortent du croissement BDTOPO® – ROE : 18, 29 et 89 valeurs d’étagement respectivement pour les secteurs H2, K6 et M8. Les résultats sont obtenus en % de nombre de tronçon sensible par secteur.
(2) Facteur morphologique lié à la présence de plans d’eau à proximité du cours d’eau
Pour chaque secteur hydrographique identifié, le taux de plan d’eau est évalué, c’est-à-dire la potentielle proportion de plan d’eau connecté au cours d’eau par rapport à son lit majeur.Pour les 2 secteurs K6 et H2, une sensibilité faible des tronçons à cette proximité des plans d’eau est identifiée. En effet, c’est plus de 80% des tronçons d’ordre de Strahler < 4 des secteurs K6 et H2 qui présentent une sensibilité faible à cet indice tandis que 75% des tronçons du secteur M8 montre une forte sensibilité de ce facteur morphologique à l’eutrophisation liée à la présence de plans d’eau à proximité des tronçons, d’où le facteur de sensibilité du secteur M8 dédié à ce facteur plus élevé que les autres (Tableau 7).
(3) Facteur morphologique lié aux surlargeurs du cours d’eau
La méthode définie pour le calcul du taux de surlargeurs des cours d’eau n’est applicable qu’au cours d’eau d’ordre de Strahler supérieur à 4. De ce fait, les pourcentages se font sur très peu de valeurs de taux de surlargeurs par secteurs (21 taux pour H2 ; 61 taux pour K6 et 22 taux pour M8). Il ressort une majorité de tronçon à sensibilité faible par rapport à ce facteur morphologique, d’où des sensibilités liées aux surlargeurs plutôt faibles (Tableau 7)
(4) Facteur morphologique lié à l’ombrage
Les ripisylves sont très bien conservées sur les secteurs H2 et K6 avec un taux moyen de conservation de 50%. Seul le secteur M8 présente une moyenne de conservation des ripisylves plus faible (34%). Une discrimination par ordre de Strahler montre que les cours d’eau d’ordre faible présentent de plus fort taux de conservations, quel que soit le secteur concerné. Il découle du premier constat que le secteur M8 est plus sensible à l’eutrophisation lié à l’ombrage, avec près de 50% des tronçons du secteur fortement sensible (Figure 26).
7
36
Figure 26 : Résultats du facteur morphologique lié à l’ombrage
Sensibilité globale à l’eutrophisation d’eau douce
La sensibilité à l’eutrophisation d’eau douce est calculée par multiplication des indices. Les résultats finaux des facteurs de sensibilité à l’eutrophisation des eaux de surface pour les 3 secteurs hodographiques selon les méthodes ex-ante et ex-post, anciennement calculés, sont donnés dans le tableau 7.
FS seuils
et
ouvrages
FS proximité
plan d’eau
FS surlargeur FS ombrage FS eau douce
– méthode
ex-ante
FS eau douce
– méthode
ex-post
(Source :
Annexe 8)
Secteur H2 0,44 0,14 0,33 0,37 0,008 0,01
Secteur K6 0,43 0,19 0,49 0,44 0,018 0,01
Secteur M8 0,16 0,75 0,36 0,66 0,028 0,31
Tableau 7 : Facteurs de sensibilité des eaux de surface à l’eutrophisation selon les méthodes ex-ante et ex-post Les résultats sont obtenus en se basant sur les tronçons SYRAH comme référence, excépté pour les taux d’étagement. Des résultats différents auraient été obtenus avec une autre série de cours d’eau séléctionnée (BD TOPO …) L’avantage de SYRAH est que ces tronçon on pu être recoupé avec les différentes valeurs nécessaire pour le calculs des différents indice, ce qui en fait un point commun de l’ensemble des facteurs morphologiques, excépté pour le facteur morphologique d’ouvrage.
0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 H2 K6 M8 % t ro n ço n se n si b le
Facteur morphologique lié à l'ombrage
37
III.1.2. Estuaire de Saint Nazaire et Baie de Seine
La sensibilité à l’eutrophisation marine de l’estuaire de St-Nazaire (Carte 3) et de l’estuaire de Seine (Carte 4), respectivement exutoires des secteurs M8-K6 et du secteur H2, est déterminée selon la méthode ex-ante.
Carte 3 : Carte de la zone côtière de l’Estuaire de la Loire (Source : ArcMap)
Carte 4 : Carte de la zone côtière de l’Estuaire de la Seine (Source : ArcMap)
Cette méthode, basée sur les caractéristiques morphologiques des zones côtières, a nécessité l’obtention des cartes bathymétriques des zones respectives. La BD LITTO3D® de l’IGN initialement recommandé n’étant pas accessible pour le grand public, les cartes utilisées pour déterminer les profondeurs moyennes (DML et Dm) ont été celles fournis par les Modèles Numérique de Terrain (MNT) des Groupement d’Intérêt Public Loire Estuaire et Seine Aval de résolution respectifs 10x10m et 5x5m. Le travail sur ces MNT de résolution très fine comparé à ceux disponible sur la BD ALTI® de l’IGN (75x75m) a permis d’obtenir des données bathymétriques précises dont l’importances se justifie par simple analyse de sensibilité de ce paramètre de profondeur dans la méthode de Håkanson et al (2008). Cette sensibilité coïncide avec la réalité du phénomène puisque une faible profondeur favorise
38
à la fois l’augmentation de la température et la stagnation de l’eau. Le calcul des profondeurs moyennes a été fait en excluant les valeurs de profondeurs positives, à savoir celles au-dessus de la ligne des eaux. On entend par ligne des eaux le niveau des plus basses mers astronomiques, soit du zéro hydrographique, qui est le niveau de référence des cartes marines et annuaires de marée, qui assure ainsi au marin de disposer d’au moins autant d’eau que ce qui est indiqué sur la carte marine quelle que soit l’amplitude de la marée. Les données de longueurs (L) et de surfaces (A) ont été obtenues grâce aux outils respectifs disponibles sur ArcMap.
D’autre part, après plusieurs essais de délimitation de baie en accord avec l’approche dite par « goulot d’étranglement » de Pilesjö et al., 1991, le choix des masses d’eau de transition, c’est avéré être un bon compromis. Ce compromis croise les intêrets de l’approche préconisé par Pilesjö et al. (1991) avec ceux de vouloir établir une corélation avec la méthode ex-post, qui elle-même base les calculs de sensibilité des zones cotières sur les masses d’eau cotière et de transition. Par défintion de l’ONEMA, ces masses d’eau sont situées à proximité des embouchures de rivières ou de fleuves et sont par conséquent, partiellement salines, mais restent fondamentalement influencées par les courants d’eau douce.
Les résultats finaux des facteurs de sensibilité à l’eutrophisation des eaux côtières pour les 3 secteurs hodographiques selon les méthodes ex-ante et ex-post sont donnés dans le tableau 8.
FS marin - méthode ex-ante FS marin - méthode ex-post (Source : Annexe 10)
Secteur H2 0,43 0,15
Secteur K6 0,34 0,45
Secteur M8 0,34 0,63
Tableau 8 : Facteurs de sensibilité des eaux côtières à l’eutrophisation selon les méthodes ex-ante et ex-post
III.2. Calcul du devenir des nutriments
Le calcul devenir de N et P du secteur d’émission aux eaux de surface est calculé grâce aux modèles Nutting’N et Nutting’P. Leur obtention passe par une agrégation à la maille considérée, c’est-à-dire par secteur hydrographique. Nutting fournissant des données par zone hydrographique, l’agrégation des données des zones d’un même secteur tout en pondérant par la surface de chaque zone est nécessaire pour obtenir les facteurs de devenir..
Les résultats (Tableau 9) montrent des FD(P) très faible, ce qui signifie que le phosphore est en très partie retenu par le compartiment sol des secteurs. Ainsi, 8% du phosphore total émis en H2 se retrouve dans en eaux de surface du secteur pour potentiellement participer à l’impact eutrophisation d’eau douce. Les secteurs hydrographique retiennent moins les nitrates, peut-être déjà chargé en ces éléments, et relarguent ainsi près de la moitié des nitrates émis dans ces secteurs.
FD(P) FD(N) secteur littoral FD(N) secteur continental
Secteur H2 0,08 0,50 0-0,50
Secteur K6 0,18 0,52 0-0,52
Secteur M8 0,29 0,40 0-0,40
Tableau 9 : Facteurs de devenir des impacts eutrophisation d’eau douce (P) et marine (N) selon la méthode ex-ante La distinction faite entre secteur littoral, où l’azote est directement rejeté dans le compartiment de devenir, et secteur continental, où une étape de trajet dans le réseau hydrographique est à prendre en compte, amène à réaliser une analyse de sensibilité du facteur de devenir des nitrates sur l’impact eutrophisation marine. Les résultats de cette analyse sont présentés dans la partie qui suit.