La retenue de Petit-Saut

2.6.1 Le r´eservoir

Petit-Saut est un r´eservoir hydro´el´ectrique construit par le Centre National des ´

Equipe-ments Hydro´el´ectriques d’ ´El´ectricit´e De France (CNEH-EDF) en Guyane Fran¸caise. Le

barrage est situ´e dans la forˆet tropicale sur le cours du fleuve Sinnamary `a 60 km de

l’embouchure de l’estuaire se jettant dans l’oc´ean Atlantique (Fig. 2.1). Le bassin versant

du fleuve Sinnamary couvre 5927 km2 `a Petit-Saut et environ 7000 km2 jusqu’`a l’oc´ean

Atlantique. Le fleuve Sinnamary prend sa source au centre de la Guyane, `a 125 m d’altitude

environ et s’´ecoule en direction du Nord vers l’oc´ean sur environ 245 km. Comme l’ensemble

de la Guyane, ce bassin pr´esente des courbes hypsom´etriques sans hauts reliefs. De Granville

(1994) a ´etudi´e ce relief, dit en forme de ”demi-oranges”, constitu´e par une succession de

collines recouvertes d’une forˆet dense de basse altitude. Le d´ebut du remplissage date de

janvier 1994 et la cote maximum (35 m de fond) a ´et´e atteinte en juin 1995. Ceci correspond

`a l’immersion de 365 km2 de forˆet primaire et `a la cr´eation de 105 km2 d’ˆıles dues au relief

particulier du plateau des guyanes (Huynh et al., 1996). Le volume du r´eservoir `a la cˆote

maximum est de 3 500 million de m3 et le d´ebit moyen annuel du Sinnamary est 267 m3.s−1

avec un minimum de 80 m3.s−1. Les d´ebits minimum turbin´es en sortie sont de 100 m3.s−1

(45% du temps). A la cˆote maximum, les d´ebits turbin´es sont de l’ordre de 250 m3.s−1

(45% du temps). Les d´ebits turbin´es sont largements sup´erieurs pour les 10% du temps

restants. Ainsi le temps de retention de l’eau dans le reservoir est compris entre 5 et 6 mois

(Sissakian, 1997). Ces variations de d´ebits tr`es importantes sont `a mettre en relation avec

la climatologie et le r´egime hydrique du bassin versant.

2.6.2 Climatologie du bassin versant

Le r´egime climatologique de la Guyane est de type ´equatorial et profond´ement influenc´e

par la proximit´e de l’oc´ean. Ce climat peut ˆetre divis´e en 4 saisons distinctes, suivant le

cycle des pluies :

– une petite saison des pluies de mi-d´ecembre `a mi-f´evrier

– une petite saison s´eche ou petit ´et´e de mi-f´evrier `a mi-mars

– une grande saison des pluies de mi-mars `a mi-juillet

– une grande saison s´eche de mi-juillet `a mi-d´ecembre

Des variations inter-annuelles sont g´en´eralement observ´ees autour de ce d´ecoupage

th´eo-rique (Grimaldi & Huc, 1994). Les pr´ecipitations varient entre 2000 et 3000 mm par an

sur la cˆote et sont sup´erieures `a 3500 mm par an `a l’int´erieur du pays. Le bassin versant

du Sinnamary re¸coit en moyenne 2750 mm de pluies par an. La temp´erature de l’air ne

montre pas de variations saisonni`eres et se maintient autour de 26˚C. La temp´erature

de l’eau dans le lac est assez constante autour de 30˚C en surface et 25˚C au fond.

L’humidit´e reste ´elev´ee et sup´erieure `a 90% en moyenne. La Guyane est alternativement

sous l’influence des Aliz´es de Nord-Est en saison des pluies et de Sud-Est en saison s`eche. A

l’int´erieur des terres, les vitesses du vent peuvent ˆetre 5 fois plus faibles que celles mesur´ees

en zone cˆoti´ere. Des mesures r´ealis´ees par le Laboratoire d’A´erologie mettent en ´evidence

une moyenne journali`ere d’environ 1.5 m.s−1 `a 10m au-dessus de la retenue de Petit-Saut.

2.6.3 G´eologie, p´edologie du bassin

Sous le couvert de cette r´egion ´equatoriale humide, l’alt´eration des min´eraux conduit `a la

formation d’un sol ferralitique, pauvre en silice et riche en hydroxyde de fer et d’aluminium

formant une carapace lat´eritique. En surface la MO se min´eralise rapidement. Malgr´e

l’importance de la liti`ere et de son renouvellement, elle ne s’accumule pas notablement. Elle

fournit en abondance aux eaux de ruissellement de la MO r´efractaire (acides fulviques...).

Les fleuves en r´egion tropicale humide charrient peu de particules. Sarrailh (1990) pr´ecise

que l’´erosion des sols sous couvert forestier est faible car l’´energie cin´etique de la pluie

est absorb´ee par la canop´ee et que les transports solides sont faibles. Par contre apr`es

d´efrichement ou activit´e humaine type orpaillage, l’activit´e ´erosive est importante.

2.6.4 Les sources de mati`ere organique du r´eservoir

La forˆet ´equatoriale ayant ´et´e laiss´ee en l’´etat lors de la mise en eau du lac, un stock

important de MO a ´et´e immerg´e. D’apr´es l’IPCC (2001) le contenu en carbone d’un sol

de foret tropicale primaire tel que le sol guyanais serait de 123t(C).ha−1. La biomasse

´epig´ee (feuilles, fruits, brindilles, troncs...) a ´et´e estim´e `a 149-181 t(C).ha−1 avec une

pro-portion de masse ligneuse de 95% (Hoff, 1993) (figure 2.2). La majorit´e des troncs est `a

ce jour encore debout, seuls les feuilles et les branches les plus fragiles ont chut´e dans le

lac (figure 2.3). Ceci correspond `a une quantit´e totale de carbone immerg´e ´egale environ

Fig. 2.2 –Exemple de biomasse v´eg´etale et de sols immerg´es lors de la mise en eau du barrage

`a 8820000 t(C). A ce stock vient s’ajouter de faibles apports de COP par le Sinnamary

et ses affluents ´equivalent `a un flux net de 3500 `a 5000 tC par an (Richard, 1996),

corres-pondant, en moyenne, `a 1.4 `a 0.6 mg(C).L−1. Les apport de COD n’ont pas ´et´e mesur´es

mais repr´esenteraient 50 000 t(C) par an (calcul bas´e sur des concentration de COD de

5 mg.L−1; Galy-Lacaux, 1996). Le fleuve Sinnamary apporte ´egalement du carbone sous

forme de CO2 `a hauteur de 1 500 t(C) par an. Il sort du barrage 140 000 t(C) par an sous

forme de CO2 et CH4.

Les apports autochtones de carbone par la PP du lac (picoplancton) ont ´et´e estim´es pour

la p´eriode 1994-1996. Elles seraient de l’ordre de 45 000 `a 205 000 t(C) par an (Vaqueret al.,

1997). Une part importante du carbone de la retenue provient des bact´eries h´et´erotrophes.

Dumestre (1998) a estim´e que 222.7 t(C bact´erien) par an provenait du Sinnamary amont

et le bassin versant. Dans la retenue, la production bact´erienne h´et´erotrophe vaut 154 030

t(C) par an, r´epartie comme suit : 94 170 t(C).an−1, 15 622 t(C).an−1 et 44 165 t(C).an−1

respectivement pour les bact´eries h´et´erotrophes a´erobies, les bact´eries m´ethanotrophes `a

l’oxycline et les bact´eries h´et´erotrophes ana´erobies. A la sortie des turbines, il transite 372.3

t(C bact´erien) par an. Le bilan n’a pas pu ˆetre fait pour les bact´eries phototrophes vertes

situ´ees sous l’oxycline et pour les bact´eries des s´ediments. Ce stock de carbone immerg´e et

les fortes temp´eratures ont favoris´e une importante production de GES.

Fig. 2.3 – Troncs restant debout apr`es la mise en eau

2.6.5 Le CH₄ et le CO₂ dans le barrage de Petit-Saut

Les concentrations et les flux de CH4 et de CO2 ont ´et´e suivies pendant les trois

premi`eres ann´ees apr`es la mise en eau (Galy-Lacaux et al., 1996 ; Galy-Lacaux, 1996 ;

Galy-Lacauxet al., 1997). Le maximum des ´emissions de CH₄ a ´et´e atteint en f´evrier 1995,

puis celles-ci ont chut´e brusquement du fait de la mise en place de bact´eries m´ethanotrophes

(Galy-Lacauxet al., 1997). L’activit´e m´ethanotrophe n’a pu ˆetre active qu’a partir du

mo-ment o`u l’oxycline est devenue plus profonde que la zone euphotique, les bact´eries ´etant

inhib´ees par la lumi`ere (Dumestreet al., 1999a). Les cin´etiques d’oxydationin situ`a

l’oxy-cline sont de l’ordre de 0.273 mg.L−1(Dumestreet al., 1999a et 1999b). Projet´ee sur 20 ans,

les mesures de flux de carbone vers l’atmosph`ere seraient de l’ordre de 3 000 000 t(C)

cor-respondant `a 1/3 du stock initial de carbone immerg´e. Ce calcul est r´ealis´e en consid´erant

comme nul le flux diffusif de CH4 cinq ans apr´es le remplissage et un flux ´ebullitif constant

4 ans apr`es le remplissage (Galy-Lacauxet al., 1999).

Fig. 2.4 – Le seuil a´erateur situ´e en aval des turbines du barrage de Petit–Saut.

Les GES form´es dans la retenue sont ´evacu´es par les turbines dans le Sinnamary aval. Se

posa alors le probl`eme de la d´esoxyg´enation dans le Sinnamary aval, r´esultant de l’oxydation

du CH4 produit dans le r´eservoir. Un seuil `a lame d´eversante a ´et´e construit dans le canal de

sortie (Gosse, 1994 ; Dumestre, 1998) (figure 2.4). Op´erationnel depuis mars 1995, le seuil

permet de maintenir une concentration minimum en O2 de 2 mg.L−1 dans le Sinnamary

aval pr´eservant la vie dans la rivi`ere (Galy-Lacaux, 1996 ; Gosse & Gr´egoire, 1997). Le seuil

permet un d´egazage de 85% du CH4 dissous dans les eaux turbin´ees (Galy-Lacaux et al.,

1997).