BALKEMA/ROTTEROAM - À MONTPELLIER QUATRIÈMES JOURNÉES HYDROLOGIQUES DE L’ORSTOM

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104

Slikke Iracaubo

Fig 1: RCpartitton des slikkes et des secteurs en brosion, Ie long du littoral Guyanais en 1984. Sur les sii: ensembles de slikkes, trois sont d&veloppes de part et d’autre des embouchures du Kourou, du Mahury, et de l’fipprouague. La vitesse de deplacement

Fig 2: Sch6ma de passage d’un banc de vase devant un estuaire. Les deux sl ikkes, Situ(es de part et d'autrQ de l’embouchure appartiennent a un meme ensemble. Ces slikkes Influent trés probablement sur les circulations estuariennes et vice versa.(d’aprPs FROIDEFWD J.M. et al. 1965)

Fig 3: Superposition du trac6 de I’cstuairc du Sinnamary, d’aprbs 1~s CartQS dc 1937 Qt 1976. Pendant cette pbriOdQ, la ligne dQ riuagc a progrQss4 vers le Iargc dQ 2 Km, Qt l’crtuairc S’QSt allong4 dQ

?J Km, empruntant IQ tracé dc I’anciQn ChQnal sous-marin dQ 1937.

Kourou Qt 1~ Sinnamary. La rupcrposition d’UnQ image LMDSCIT prise en 1976 et d’unQ image SPOT prise Qn 1986, montre:

- pour le Kwrou, une progrsJS ion du rivage dQpUiS 76 de 2 Km ucrs IQ large, allongeant d’autant I’QStUaire & 1’QmbOUChUrQ. Un chenal L marec r’cst Cr66, Qn riUQ droi tc.

- pour le Sinnamary, 1~ phCnom&ne Qrt invQrsQ, la cbtc a rQcul6e de 2 Km cn dix ans, cntratnant Qn f+ï: !a rupture au point (b), et raccourc i ssan t :inSi l’Q5tUairQ dQ 4 Km.

108

MAHURY

1

n m m

Fig

10 20 30 40 ^SQ

DISTANCE A CEMBOUCHURE (km)

APPROUAGUE

1 I n I m I m l -A

I I I l l

30 40 50 60 70

DISTANCE A L’EMBOUCHURE (km)

51 Variation longitudinale du marnagQ relatif (marnage./marnagQ Qn mer) , dans 1QS Qstuairer du Mahurr Qt de 1’ApprouaguQ, pour differentc coefficients de mar6Q Id’apr&s ROCHE MA., 1974).

CQttQ pratiqUQ a 1’aVantagQ de miQUx Cal.aCtkri5er 1’6uolution longitudinale des hauteurs. On remarquira IQS ValeUrS de cc rapport sup6rieures A 1 pour 1~s faibles coefficients de mar4Q.

026

S . Sur lace M- Mi lieu F * Fond es/ 10/83

SECTION 03

Fig 6: Evolution des vitesses de surface, de mi-profondeur Qt dc fond, pendant un cycle de marbe sur IQ Sinnamory. Pendant lc jusant

<partie positive), on retrouue la structure Qn ‘parabolr” dts vitesses, tandis qu’au flot, cc sont 1~s uitesçes dQ

mi-profondeur qui sont IQS plus Clevees.

110

Profondeur

488

168 15 Vitesse Us

Fig 7: Exemple de d#pouillement d’une uerticale rbrlisbe sur la Mina, montrant une prddominance nette du flot au fond, sur le jusant de

surface (le dbpouillement ne tient pas compte du sens des deux couran qui sont en fait, oppos&s).

a 91 a 0, a

C C

( l ,

Flot

I I I L

20 40 60 60 100 120 Cd. c #Ilil

Fig 8: Exemple de relation lin4aire entre la vitesse moyenne d’une section, (sections CI,D,G,J, sur le Sinnrmarr) et le coefficient de mar@e. Ces relations se verifient aussi pour d’autres estuaires (Mahury, Kourou).

112

Frg 9: Traitement numerique des donnees SPOT d’octobre 1986 sur les eaux de l’estuaire du Sinnamary, une heure avant la basse mer, Les valeurs radiom6triques du canal 2 (610 - 680 nm), permettent de distinguer cinq categories d’eaux diffdrentes. Les eaux les moins chargees (en sanbre) s’accumulent en rive droite, tandis que l’on

Fig 10: Exemple de relation que l’on peut (tablir expCrimentalement entre les sediments en suspension et leur teneur estimee d’aprCs

la radiombtrie en proche-infrarouge du ‘Hultispectral Scanner’

(MSS) des satellites Landsat (d’aprPs RITCHIE J.C. & COOPER C.H., 1988).

114

Campagne A 26 Septembre 1976 Coeff.llZ-109, Qfi25.2 II&

Cnmoagnc C 9 Octobre 1976 Coeff z 98-88’. Of. 20.6 lnys

Campagne 6 2 Oclobre 1978 Coeff 45-46 , Qfz31.5 mye

I 1

Campagne CI 25 Octobre 1976 Coeff .lll-107, Of=l4.1 m)s

Campagne E 31 Octobre 1976 Campagne F. 8 Novembre 1976

Coeff. 46-46 . Qf, 12.6 $7, Coeff- 63-62, Qf,ll.O m3/s

Fig 11: Repartition des teneurs en matibres en suspension tmg/I) sur une coupe longitudinale du Kourou. On notera la position

sub-horizontale des courbes d’isoteneur et leur forme (pousant la forme du fond I la basse mer, ceci sur une distance de 20 Km a partir de l’embouchure.

Fig 12:

0 a AMONT

Schema des types de variation temporelle des teneurs en suspensions observees pendant un CYC~Q semi-diurne. La figure (c), proche de 1 ‘embouchure, montre le ph(nom&ne de remise en suspension des vases de l’estuaire pendant le jusant.

AVAL

b

A débit

teneur MES

ä temps

‘temps

temps

116

-3 E 1oooc w

i a 2 0

_{1 OO(}

!n W

$ r 0 In a 101 2 t W l-

100 1000 10000

CONDUCTIVITE (j.lmhos cm-1,tS.C )

Fiq 131 Relation entre la salure ionique globale et la conductivitl des eaux de l’estuaire du Kourou. Ce type de relation permet d’augnenter le nombre des points de mesure sur le terrain.

Fig 141 Exemple de corrtlation expérimentale entre la conductivit( des eaux du Sinnamarr et leurs r@sidus secs

Ôtbs

de la silice dissoute. Cette mbthode, permet d’apprbcier la teneur ionique globale 3 partir de la conductivit4, tout en rCduisant le nombre de d(termination de laboratoire pour construire 1’~talonnage.

116

ESTUA IRE 011 S INNAMARY

DATE: 20 ET 21/11/93 Coafr KV105

lllr

PM+3

Fig 15: Evolution longitudinale des salures dans 1’estuai:e du Sinnamarr (en g/l). On notera la dCformrtion des isohallnes en fonction de

‘l’heure marge”, et l’importance de ces dCformations au voisinage de la ride vaseuse Situ&e A la sectior: (b).

Campagne A. 26 Seplembre 1976 Coeffs 112-109 , Qf= 25.2m3/

Campagne C. 9 Octobre 1976 Coeff 66-66 . Of. 20.6 rnys

Campagne 6 , 7 Octobre 1976 Coeff. 45-46 Cif. 31,5 IT$S

Campagne 0. 25 Octobre 1976 cocff.lll-107, cif i 14.1 Ill45

Campagne E 31 Octobre 1976 Coeff - 46-46 Of. 12.6 1~7s

Campagne F 6 Novembre 1976 Coeff.63-62 , Of.11.0 In45

Fig 16: Evolution longitudinale des salurcs dans l’estuaire du Kourou (en mg,‘l). Contrairement I la figure pr(cbdrnte, il y a peu de d6formations dQ4 isohal ines dans cet Qstuaire, prouvant Ici, l’incidence de

la

^part ^relative de l’apport fluvial par rapport au volume d’un jusant. LQ Kourou pr4sQnte un apport relatif dix fois plus faible que celui du Sinnamary, pour des volumQs oscillants dû marne ordre de grandeur.

120

I % A dl

400. .

..20 a.16

s-6

Kourou (Gourdonville.leE-11-76)

20-11-133)

Fig 17: Evolution des salures pendant un cycle semi-diurne th 40 Km de I’QmbOUChurQ pour le Kourou et I 10 Km pour lc Sinnamary). On observe la similitude des deux courbes de salure, malgrC 1~s Va1QurS diff6rQntes (le premier Qst Qxprimh en mg,‘], l’autre Qn Q/lj. Le maximum de salure se produit, Qn gCnCra1, pour toutes les sections de l’estuaire, a la renverse dQS courants, c’est-l- dire lorsque \Q d4bit oscillant s’annulr.

1 Sinnamary(D: le 20-11-83)

Fig 18: Gradient de salinite (en Q/\ par Km) mesur& entre l’embouchure et le contact eaux doUCQS / taux saumltres et dCplacement relatif (en Km), de ce front, pendant un cycle semi-diurne, en Etiage sur le Sinnamary. On montre ici le d4phasage de CPS courbes avec lc cycle hydrodynamique et surtout les variations rapides du d+placement du front vers l’amont (6 Km), pendant 1~s deux heures qui suivent la basse-Mer.

122

Fig 191 Schbma de diffCrentes conditions d’~tablissenent des caaposantes transversales dQ vitesse dans une section, pouvant entralner le d6pbt ou lc maintien, sur les rives, do d4chets flottbs au milieu d’une section, ob ils,seront 6uacu6s vers l’aval ou

l’amont, par la composante longitudinale des vitesses.

DISCUSSION

Au dtbut de la discussion, M. UXNTIER s’étonne de la robustesse des capteurs utiIi.s& dam un, milieu tres agressif - eaux vaseuses saum&.res et salines sous climat tropical humide -. Il n’y a pas eu d’altération des capteurs de conductivitt ; les animaux et vég&aux se sont fixes sans endommager les appareils ni leur fonctionnement. Le capteur de pression qui fait office de limnigraphe, une fois bien cale dans de la vase, voit son fonctionnement inalt&é. L’ajout d’une peinture -poison sur le capteur comme cela est fait a 1TPREMBR de Nantes, ajout &wquC par B. POINAUD, ne semble pas indispensable.

A J. COIGMBANI, M. LGINTIER affirme qu’en Guyane les observateurs parlent de cycles de déplacement des bancs de sable. Cela vient du fait que les observateurs sont fixes ; ils voient donc passer les bancs de vases. Dans le dttail, les bancs de vases ne sont pas de formes identiques. En fait, il y a un phénoméne ondulatoire qui se poursuit vers l’Ouest jusqu’a l’embouchure de I’Orénoque. Les vases sont originaires de l’Amazone qui les a triees. Des scientifiques considerent les Guyanes (Guyana, Surinam et Guyane) comme une sorte de delta amazonien. Il y a assez peu d’exemple de migrations aussi longues de skdiments fluviatiles. Le Golfe du Lion et le Rhone seraient un bon exemple europeen.

A propos de l’utilisation du canal Infra-Rouge de SPOT, un auditeur se demande si les variations sur les rlvltres observées ne sont pas, d’abord, dues a des variations de l’activite chlorophyllienne. M. LOINTIER repond, que dans l’estuaire du Sinnamary, le phytoplancton n’est pas prtsent en quantite importante.

Il a Cte mesure ainsi que la turbidite et il semble net que c’est cette dernière qui amditiomre la rkponse radiométrique. La litirature scientifique abonde dans cette direction. Pour clarik tout probltme, il faut qu’il y ait simultaneité des mesures de terrain et des clichts exploitables de SPOT. Ceci n’est pas un mince probléme en Guyane où la couverture nuageuse est souvent trts dense.

A une question de J. COLOMBANI, il est repondu effectivement que le barrage de Petit Saut en projet sur le Simmmary aura bien sot des implications physico- chimiques sur les eaux a l’aval. Ces implications demandent, des aujourd’hui, d’acquérir des mesures avant la constructiot~ De meme, M. LOINTIER a suggéré aux representants locaux de l’Environnement d’obtenir des scknes SPOT avant la mise en route du chantier.

124

PRESENTATION DU PROGRAMME DE MESURB DE FLUX PARTICULAIRES ET DISSOUS SUR LES GRANDS BASSINS FLUVIAUX

EQUATORIAUX PERI-ATLANTIQUES

(Programme PIRAT, Ophtion Grands Bassins Fluviaux) par J.C. OLIVRY

En rappelant qu’en ouverture de ces journées, MA. ROCHB souhaitait qu’il y ait une collaboration avec les universites et divers laboratoires pour affiner les analyses et développer les themes de recherche dans les domaines géographiques d’intervention de l’ORSTOM, J.C OLJVRY cite le programme PIRAT comme un exemple-type des nouvelles collaborations Ctablies entre I’ORSTOM et les laboratoires universitaires ou CNRS regroupes dans I’INSU (Institut National des Sciences de l’Univers).

L’Unite de Recherches “Geodynamique de l’Hydrosph&re Continentale” a, parmi les objectifs de son grand programme EQUERRE, celui de constituer la “carte d’identité” des grands bassins fluviaux tropicaux par un suivi des @mes hydrologiques et des regimes des élements dissous et particulaires. Elle s’est donc naturellement associte à plusieurs laboratoires dans une etude pluridisciplinaire du bassin du Congo dans le cadre d’une R.C.P. (Recherche sur Contrat Programme) pilotee par le Centre de Biopkdologie de Nancy. Une impulsion nouvelle a et6 dotmee en 1987 par le professeur TARDY (Strasbourg) fedérant cette Operation “Grands Bassins” à un volet “Latérites” et un volet

“Pal6oclimatologie”, de part et d’autre de l’Atlantique. au sein du programme INSU/ORSTOM, PIRAT.

On doit souligner que l’acronyme PIRAT, qui pourrait signifier Programme Interdisciplinaire de Recherche sur l’Atlantique Tropical - ou bien encore P.I.R. des Al&ites Tropicales (dans la droite ligne de l’opération LATERITES qui regroupait plusieurs partenaires du CNRS impliqués aujourd’hui dans PIRAT) - doit étre entendu comme Programme Interdisciplinaire de Recherche v car il s’agit de mesures sur les continents africains et am&icains... même si plusieurs laboratoires du CNRS ont une spkcialité en physique et chimie marines.

Entre ces programmes sur les continents (opération Grands Bassins) et sur les océans, la liaison est faite par les dtpôts sédimentaires de l’ockan qui aident a la reconstitution des climats au Quaternaire et des grands cycles d’érosion depuis l’ouverture de l’Atlantique, au Jurassique, c’est-&-dire l’ensemble de l’histoire qui concerne les grandes cuirasses lateritiques de l’Afrique.

Ma@ quelques problbmes de collaboration nCs prkisement de sa nouveaute, PIRAT est un grand programme portant le double parrainage de I’ORSTOM et de I’INSU.

PIRAT : OPERATION GRANDS BASSINS FLUVIAUX.

Mesurer les relations entre :

l”/ les oscillations climatiques (variations de pluviosité, de l’hydraulicitt des fleuves).

2”/ les rythmes d’érosion chimique et mtcanique (flux particulaires et dissous des grands bassins intertropkaux).

3”/ les fhxtuations du bilan du gaz carbonique (cadence photo-synthetique, cycle du carbone).

- les 2/3 de l’écoulement continental global proviennent de la zone intertropicale couverte de “lattrites”.

- le r61e essentiel joue par we for& Ce . . . d’où des choix s’imposent : . Bassin du fleuve Congo (ou Zaïre)

. Bassin de l’Amazone

p se mesure dans le suivi des matériaux exportés

en suspension et en solution dans les fleuves.

RESULTATS.

L’operation “Grands Bassins Fluviaux” doit permettre de : - préciser le fonctionnement hydroclimatique des bassins.

- ttablir un bilan g&&imique des sorties (solutions et suspensions) à l’exutoire des grands bassins.

- preciser les modes de transport des organo-minéraux dans les fleuves

- reconnakre le fonctionnement de grandes entites amont (roches-mères et ecosystemes forestiers homogénes) et definir leur contribution saisonniere et annuelle aux transports globaux.

La m (10 ans) optimise les possibiiites de relier les regimes des FLUX de MATIERE aux regimes HYDROLOGIQUJ3 pour autant que l’on approchera de la m prtlevts aux exutoires des grands bassins (modelisation et utilisation des chrortques hydrologiques).

126

Pour cela, PIRAT doit s’appuyer sur : - la valorisation des études anttrieures

- des ttudes complémentaires, chaque fois que celles-ci permettent, a l’échelle de sous-ensembles, d’identifier le fonctionnement d’un Ccosysteme representt dans le Grand Bassin et bien défini par son hydroclimatologie, sa g&nnorpho@ie, sa gtologie, sa vegetation... exemple en Afrique, ttude de la NGOKO, for& CquatoriaIe, &ude de la LEFINI, savanes type KasaI, &ude du Mbomou, cuirasses de la Centrafrique, étude au Zaïre. En Amazonie, Ctude du bassin bolivien (PHICAB-ORSTOM/SENHAMI), études des fleuves guyanais, plateau des Guyanes et Rio N&o, liaisons avec les projets et moyens de I’Octanographie (N.O. NIZERY).

- un controle complémentaire, en p&iode de crue notamment, des apports specitïques aux principaux tributaires du Grand Fleuve.

wn d’observata de 1 > * envrrom

- sur des stations hydrometriques de longue duree bien connues sur le plan hydrologique, à l’exutoire de grands bassins fiuviaux ou de grands ensembles hydrographiques.

Y/ AFRIQUE :

- Congo à Brazzaville (bassin de 3.500.000 km2) - Oubangui a Bangui (bassin de 500.000 km2) 2"/ AMERIQUE DU SUD :

bassin de l’Amazone

- Amazone a Obidos (bassin de 4.600.000 km2) - Rio NCgro à Manaus

- et Rio Solimoes à Manacapuru - ou Rio Madeira au confluent Deux principes sur ces stations :

A/ Du&e des observations des flux particulaires et dissous : minimum 10 ans

B/ Frequence des prélèvements pour analyses : au minimum 12 par an sur echantillons représentatifs de toute la section du cours d’eau.

- pour le suivi de l’incidence des fluctuations climatiques dans les régions vulnérables à la secheresse

l”/ pour l’Afrique soudano-sahélienne,

- Gambie à Ktdougou, station de rtférence pour l’Afrique de l’ouest ; (régularisation du fleuve Sénégal, exploitations rninitres sur le haut Niger).

- eventuehement, autres stations d’un programme de Veille Hydroclimatique.

. T/ pour 1’AmCrique du Sud,

- station de rkference à definir dans la zone stche du Nordeste, suivant les possibilites des partenaires brtsiliens (gros ouvrages de stockage sur le Sâo Francisco).

-stations afncaines 1986 ou lm.

- Le protocole de mise en place et de suivi des stations de l’Amazone reste à définir (mission en décembre 1988).

L’tchelle continentale des “objets@’ ttudiés est soulignée:

FTUDFS GJ GBAJ .B mais le “global” n’est pas l”‘approximatif Loperation “Grands Bassins Fluviaux” nécessite la M des mesurs :

- un suivi de longue duree,

- des prelevements representatifs dans le temps (fréquence des mesures) l’espace (section de mesures)

- des analyses quantitatives, qualitatives fines.

Des pr6levements représentatifs supposent que la frtauence (12 par an en fonction des possibilites analytiques des laboratoires) traduit bien la uariabilite Dhénomènes.

- d’où la n&essité de contrôler & v que la variabilité des m (MES, conductivit&) n’excède pas celle des 6chantillons mensuels.

128

- nbcessitt de relier les prélkements mensuels aux prtlèvements journaliers de surface (correlations et statistiques).

. .

- de facto, affiner l’estimation des bilans sur la base de l’ensemble de l’information recueillie et comparer avec les bilans obtenus sur les seuls Cchantilions mensuels.

Des prélévements rearesentatifs supposent la meilleure estimation possible

des flw la sectjw a un instant donnt.

Ceci implique : - Pour s

. controle de l’homogtneitt des melanges et de l’absence de stratification des eaux.

- Pour m

. explorations prtliminaires de la section de mesures : vitesses, concentrations, jaugeages, dtbits solides.

. choix d’une verticale représentative avec prélevement en differents points ; calcul de la concentration moyenne des MES par pondération de chaque concentration ponctuelle par le vecteur vitesse correspondant.

- pour les s (5% des MES ?) . prtltvement des saltations.

. traceurs luminescents (charriage).

Des prélevements mts en valumc: (200 à 400 litres), pour répondre aux besoins analytiques des laboratoires, (faibles concentrations et minimum de matière demandé). Preleveurs, traitement sur place.

Avant la présentation des premiers résultats sur le Congo par J.P. BRICQUET, J.C.

OLIVRY tvoque un dernier point sur la difficulté de comparer les mesures effectuees par des Cquipes differentes à des Cpoques différentes. Beaucoup de laboratoires par exemple se sont interes& a l’estuaire du Congo avec des bonheurs toutefois differents suivant les equipes. Par rapport au suivi actuel assure par I’ORSTOM B Brazzaville, les mesures dans l’estuaire prennent en compte l’apport de materiaux organiques libaux jacinthes d’eau.

Ainsi dans les tchan*jllons de surface faits par l’Équipe GTRESSE, il y a 85% de matiere

organique constituée de débris végétaux de jacinthes hachées par les rapides en aval de Brazzaville. Ces jacinthes flottent librement a la surface des eaux a Braxxaville et ne peuvent &tre prises en compte dans les mesures alors que, dans l’estuaire, elles sont assimilbes à des matitres en suspension. Les bilans sont obtenus par des préltvements de surface ; du fait de la grande flottabilitt de ces débris il y a surestimation de la matière organique, et donc source d’erreur importante. A l’embouchure du Congo, le melange eau douce-eau salte (existence d’un biseau) ne permet pas de connaître les débits correspondant aux prelèvements effectues, d’où un passage difficile, entaché d’erreurs, des concentrations aux tonnages exportes.

J.C. OLJLXY indique encore la prudence avec laquelle il faut considerer les rtsultats publiés. Avec l’exemple de l’Amazone, les incertitudes sur les débits rtels ecoulés (tarage approximatif), sur les concentrations moyennes obtenues, sur la frdquence des mesures nettement insuffisante, sur les mouvements de masses du fond (dunes), J.C. OLIVRY souligne l’inter& d’un protocole commun aux mesures effectuees sur le Congo et l’Amazone.

130

TRàNSPONTS EN SOLUTION ET EN SUSPENSION PAR LE BASSIN DO FLEUVE CONGO. BILAN A BRAZZAVILLE EN 1967

J-Pierre BRICQUET ORSTOH UR 24

BP 161, BRAZZAVILLE, R.P.CONGO

Un grand programme scientifique Ctudie lee variations des flux de matières particulaires et diasoutee du Bassin du Congo h dominante forestiere Cquatoriale et cherche a caractériser son hydrologie ainsi que l'érosion mecanique et biogéochimique. Les

mesure6 sont faites h Brazzaville et les flux sont evaluéa uur un

échantillonage représentatif dans la section et dane le temps.

Les résultat8 de l'année 1967 aboutissent à un bilan de : 1.220 Milliards de ma

31,2 Millions de Tonnes pour lee Suapeneions 72,7 Millions de Tonnes pour le Diseoua

L'étude du bassin du fleuve Congo à Brazzaville a debuté en octobre 1966 par la volonte commune de 1'ORSTOH et de l'INSU dans le cadre de l'opération "Grande Bassine Fluviaux" du programme

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