Relation entre les concentrations normées

Thomas et al. (2014) ont montré l intérêt de calculer le facteur de normation des spectres UV afin de pouvoir comparer les échantillons d eau entre eux on s affranchit ainsi des effets de dilutions/concentration lors des campagnes en temps de pluie, et des différences de concentrations dans le débit de base par temps sec). La Figure 69 présente la relation entre les concentrations en NO3-N normé et en COD normé sur les stations AF6, AG4 et F9 pendant les crues de la période Février-Août 2014. Lorsque la turbidité est inférieure à environ 80 NTU (crue ou décrue), la relation entre les concentrations en NO3-N normé et COD normé des 3 stations est très similaire. Lorsque la turbidité est supérieure à 80 NTU, les concentrations en NO3-N normées ne suivent plus la droite de régression pour les 3 stations. Cette déviation de la relation entre les concentrations normées pourraient indiquer soit une consommation des nitrates (les concentrations en NO3-N sont systématiquement inférieures à la droite de régression lorsque la turbidité est supérieure à 80 NTU), soit que la méthode de normation n est applicable que pour les valeurs de turbidités relativement inférieures à 80 NTU, soit dans des conditions relativement stables de la rivière. Ces deux hypothèses devraient être vérifiées par des expérimentations complémentaires.

Figure 69 Relations entre les concentrations en NO3-N normé et en COD normé lors des crues de la période Février-Juin 2014 aux stations AF6, AG4 et F9

4.4 Suivi haute fréquence : dynamique des nitrates en crue

Sur la Figure 70, on peut observer la dynamique des concentrations en NO3-N pendant 12 crues de Janvier à Avril 2014, dont 3 crues sont communes avec les données expérimentales issues des préleveurs automatiques (28/02, 21/03 et 03/04). On observe sur certaines crues une seule phase de quasi stabilité avec l augmentation du débit cest le cas du 13/01 et du 24/03) ; une phase de quasi stabilité puis une phase de diminution plus importante jusqu au pic de débit / 1, 25/02, 02/03, 21/03 et 03/04) ; une phase de diminution importante avec le débit puis une diminution moins importante jusqu au pic de débit (23/01, 04/02, 06/02 et 28/02). Une fois le pic de débit atteint, les concentrations ré-augmentent linéairement de manière générale (18/01, 04/02, 22/02, 25/02, 28/02 et 02/03) ou continuent de baisser, puis ré-augmentent (13/01, 21/03, 24/03 et 03/04). Ces différences de dynamique ne sont pas liées à une évolution chronologique puisqu elles sont distribuées équitablement dans le temps. Elles semblent plutôt être liées au débit maximal atteint pendant la crue. La crue du 06/02, dont le pic de débit est le plus fort des crues échantillonnées, montre que les concentrations en NO3-N peuvent descendre à des niveaux très bas (concentration minimum : 1,5 mg.L-1), et ne sont pas forcément limitées à un palier, comme pouvait le laisser supposer les données expérimentales issues des préleveurs automatiques. Ceci confirme l avantage d échantillonner des évènements extrêmes pour la compréhension de la dynamique des nutriments dans les bassins versants.

Figure 70 Evolution des concentrations en NO3-N à F9 lors des crues de forte importance durant la période Septembre 2013 - Décembre 2014

La Figure 71 présente la relation entre l abattement19 des concentrations en NO3-N à la station F9 lors de ces crues en fonction du débit maximum de crue. Labattement des concentrations en NO3-N en crue peut être dû à deux phénomènes :

la dilution par l augmentation de la contribution d eau nouvelle au débit total, moins concentrée en NO3-N que l eau ancienne

2) la « consommation » des nitrates, par l augmentation des surfaces d échange entre l eau de rivière et des sites potentiels de rétention/dénitrification (ex : plaine d inondation

L augmentation de la contribution d un réservoir souterrain profond n est pas compatible avec l augmentation des concentrations en COD (anti-corrélée avec la diminution des NO3

19 rapport de la différence entre la concentration initiale et la concentration à un temps t sur la concentration initiale

N), observée sur toutes les crues échantillonnées. En effet, l eau souterraine est à la fois peu chargée en NO3-N et en COD (cf. section 4.2).

Figure 71 a) Abattement maximum de la concentration en NO3-N à F9 pendant la crue en fonction du débit maximum de crue ; b Relation entre l’abattement des concentrations en NO3-N au débit maximum de

crue (Qmax et l’abattement maximum de NO3-N au cours de la crue

Comme observé dans la section 4.1, la contribution de l eau nouvelle à la crue n est pas fonction du débit mais des conditions antécédentes à la crue, du cumul et du type de pluie. Or, on observe une forte relation entre l abattement maximal des concentrations en NO3-N et le débit maximal de la crue. Cette relation suggère que la dilution des concentrations en NO3-N dans le cours d eau par une plus forte contribution d eau nouvelle peu chargée en NO3-N n est pas le processus dominant pendant les crues échantillonnées. Si l abattement au débit maximum de crue débit de pointe est égal à l abattement maximal au cours de la crue, on peut donc affirmer que les processus de « consommation » des nitrates sont dominants. En effet, les surfaces d échanges entre l eau de rivière et les sites potentiels de consommation sont logiquement maximales lors du pic de débit. C est le cas pour les débits les plus importants (i.e. > 2000 L.s-1, Figure 71 b) mais pas pour des débits faibles à modérés (i.e. < 2000 L.s-1). Ce résultat suggère donc que pour les crues de faible amplitude de débit, o‘ la rivière n atteint pas une hauteur suffisante pour déborder sur le lit majeur, l abattement des concentrations en NO3-N est dominé majoritairement par la contribution de l eau nouvelle au débit de la rivière. Cette contribution comprend de multiples sources (drains agricoles, fossé de route, ruissellement hortonien, ruissellement sur surfaces saturées, ruissellement sur surfaces imperméabilisées… qui pourraient expliquer les différentes tendances observées lors de ces crues. Cependant, il est impossible de séparer la contribution provenant de ces différentes sources avec la séparation hydrologique utilisée. La Figure 72 présente 2 exemples de ces 2 types de crue et le schéma conceptuel associé.

Figure 72 Exemples de crues inférieure à débit modéré (< 2000 L.s-1, 06/01/14) et fort débit (> 2000 L.s-1,

06/02/14 et schéma conceptuel associé de l’abattement des concentrations en NO -N pendant les crues

associées. Les processus dominant pour l’abattement de la concentration en NO -N sont indiqués en gras

4.5 Impact des crues sur les flux de nutriments

Le calcul de flux permet de mesurer la contribution relative de chaque crue à l apport total de nutriments dans la baie pour la période étudiée. Deux concepts ont été définis dans la section 2.5.2.5 : le flux absolu de crue, correspondant à la quantité totale de nutriments exportée pour chaque crue, et le flux relatif de crue, correspondant au rapport entre le flux absolu de crue et le flux absolu avant-crue. Ce dernier concept permet d évaluer l effet d une crue par rapport au temps sec au moment où elle se produit.