l'Institut fr.nÇllis 4e recherche Kientlfique , ...,Ie 4ével."ement en coopé,.tlon CENTRE DE CAYENNE ETUDE D'IMPACT DU BANC D'ESSAIS DES ETAGES A POUDRE D'ARIANE V CONSEQUENCES DES REJETS GAZEUX SUR L'ENVIRONNEMENT HYDROLOGIE DES BASSINS VERSANTS DE KAROUABO ET PASSOURA Lot III : Années 1992 et 1993 Convention n" 89/CNES/2621 Marc LOINTIER Juin 1994
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HYDROLOGIE DES BASSINS VERSANTS DE …horizon.documentation.ird.fr/exl-doc/pleins_textes/...HYDROLOGIE DES BASSINS VERSANTS DE KAROUABO ET PASSOURA Lot III : Années 1992 et 1993 Convention
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ETUDE D'IMPACT DU BANC D'ESSAISDES ETAGES A POUDRE D'ARIANE V
CONSEQUENCES DES REJETS GAZEUXSUR L'ENVIRONNEMENT
HYDROLOGIE DES BASSINS VERSANTSDE KAROUABO ET PASSOURA
Lot III : Années 1992 et 1993
Convention n" 89/CNES/2621Marc LOINTIERJuin 1994
L'InstitutfrançaisIle rechercheacIentlfklue,our le
lIéyeloppementen coopération
ÉTUDE D'IMPACT DU BANC D'ESSAISDES ÉTAGES A POUDRE D'ARIANE V
CONSÉQUENCESDESRruœTSGAZEUXSUR L'ENVIRONNEMENT
HYDROLOGIE DES BASSINS VERSANTSDE KAROUABO ET PASSOURA
LOT ID : années 1992 et 1993
TRAVAUX REALISES DANS LE CADRE DE LACONVENTION CNES/ORSTOMEnregistrée sous le nO ORSTOM: 936
M. LointierM. Sarrazin
Équipe hydrologique du Centre deCayenne, dirigée par Ph. Vauchel
CnesJOrstom nO 2621lot 3, juin 94
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AVANT PROPOS
Ce travail met un tenne au Lot 3 de la convention et fait suite àla publication hydrologique de décembre 1992.
Il fait partie d'une série de plusieurs rapports d'analyse,rédigés avant et après deux tirs de boosters, des 16 février 1993(BI) et 25 juin 1993 (Ml) :
Géochimie- "Composition chimique des eaux de pluie etpluviolessivats et des rivières Karouabo et Passoura". CatherineGRIMALDI & M. SARRAZIN. Nov. 1993.
Botanique - "Etude de la défeuillaison en forêt de PassouraKarouabo sous le vent du banc d'essai" D. SABATIER & M.F.PREVOST. nov 1993.
Cnes/Orstorn n° 2621lot 3, juin 94
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SOMMAffiE
PagesIntroduction 41-Dispositif de mesure 4
TI-Pluviométrie au site du BEAP (1992) et au CSG (1993) 71)résultats 72)contexte pluviométrique des séries d'analyses chimiques 8
Ill-Hydrologie du bassin de la crique Karouabo 9I)Morphologie 92)Homogénéisation des hauteurs 103)Bilan annuel Il4)Schéma de fonctionnement du bassin 12
IV-Hydrologie du bassin de la crique Passoura 12I)Morphologie 122)Sous bassin à Soumourou 133)Bassin versant de la Passoura 14
a)Hauteurs observées 14b)Calcul des débits 14c)Bilan annuel 15
V-Hydraulicité et contexte des mesures chimiques 16
VI-Analyses chimiques avant et après les essais. 18
Références 26Hpres ~
Annexe 1 : Pluviométrie au BEAP et au CSG 50Annexe TI : Données hydrologiques : 53
Annexe ID : Graphiques journaliers pluie et débits 65Annexe IV : Documents de terrain 78
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Introduction
Les deux bassins versants de la crique KAROUABO etPASSOURA sont étudiés depuis 1990. Nous présentons dans cerapport les résultats du suivi hydrologique pour les années 1992 et1993, complétant la connaissance des hauteurs d'eau, des débits etdes caractéristiques des régimes de ces deux bassins.
Cette démarche a été complétée par une étude des principauxparamètres chimiques des eaux : mesures du pH, de la conductivité,de la température et de l'oxygène dissous, pendant deux périodescaractéristiques du climat Guyanais (saison sèche, saison humide),avant les essais de boosters. Ces mesures ont été reprogramméesdurant un mois, pendant une période qui permettait d'encadrer lesdates des essais de boosters à poudre, le 16 février 1993 et le 25 juin1993.
Une analyse de la qualité chimique des eaux a été faite par C.Grimaldi (1993). Nous discuterons de ces résultats en regard desphénomènes hydrologiques observés durant ces périodes.
I-Dispositif de mesureDepuis l'installation de la plupart des appareils en 1990, leur
position géographique a été améliorée par l'emploi dupositionnement par satellite (GPS).
Rappel du dispositif et caractéristiques :
1)Station pluviométrique du BEAPType Oedipe (n° 1055)coordonnées : + 05° 09' 00" lat. nord
Début des mesures : 09 février 1990Arrêt des mesures : janvier 1993 (destruction de l'appareil,
après son déplacement piste Bartod, avant le premier essai)
2)Station de la Karouabo au pont ancienne RN1 :Station limnigraphique API avec télétransmission ARGOSn° de SPI: 2552 - n° de machine: 14031coordonnées: + 05° 13' 39" lat. nord
- 52° 47' 10" long. ouestAltitude : 2 mètresZéro de l'échelle : à • 8421 mm du repère sur tablier du
pont.Surface du bassin versant à la station: 83,3 km2
numéro de code ORSTOM: 2608500101Début des mesures: 1er mai 1990
3)Bassin de la Passoura :-a)Station de Soumourou (13 km en amont du pont, par la
crique)Station limnigraphique CHLOE "c"n° de SPI: 2412 - n° machine: 12011coordonnées: + 05° 08' 45" lat. nord
- 52° 44' 13" long. ouestAltitude: 2 mètresZéro de l'échelle : à • 8638 mm du repère planté dans un
arbre balisé.Surface du bassin versant: 65,5 km2
numéro de code ORSTOM: 2603500601Début des mesures: 05 avril 1990Arrêt définitif le : 28 oct 1992(vandalisme le 15 mars 1992 - section du câble électronique
réparé le 28 mai 92, puis panne le 28 octobre 92)
b)station de la Passoura Pont • déviation RNI :Station limnigraphique type OTT XX
Altitude : 2 mètresZéro de l'échelle: à • 7755 mm du repère sur le tablier du
vieux pont.Surface du bassin versant : 109 km2
numéro de code ORSTOM : 2603500501Début des mesures: 24 janvier 1991
4)Coordonnées des collecteurs de pluviolessivatsLors de la collecte des eaux de pluviolessivats (pluviomètres
sous couvert forestier), après le premier essai de booster, en février1993, une série de repérages GPS ont pu être réalisés en forêt. Ceuxci sont exprimés pour plus de simplicité en coordonnéeskilométriques UTM. Les noms des points de mesure correspondent àceux de la figure 1.
Tableau 1 :coordonnées kilométriques UTM des collecteurs
Appareil
Pluviomètre CR5Pluviomètre CR4Pluviomètre CR3Pluviomètre CR2Pluviomètre CRILayon 1 point 1Layon 1 point 2Layon 1 point 5Layon 1point SILayon il point 1Layon IV point 1Layon li point 1Piste barthod PB3Piste barthod PB5Piste barthod PB7Limnigraphe de la KarouaboLimnigraphe de la Passoura
II-Pluviométrie au BEAP (1992) et au CSG (1993) :1)Résultats
La pluviométrie journalière des deux stations est récapituléedans l'annexe J. Pour l'année 1992, nous présentons les valeursobtenues au BEAP, pour 1993, celles de la station météo du CSO.
Leur analyse au niveau mensuel, comparée aux moyennes1969-88 du COS (fig 2), montre que 1992 est une année déficitaire(période de retour 15 ans), tandis que 1993 est normale, avec unexcédent en janvier et un déficit en juillet et en décembre. Uneanalyse des isohyètes annuelles fournie par Météo-France confirmecette tendance (fig 3).
Le tableau 2 récapitule ces différentes situationspluviométriques par rapport aux corps secondaires et principaux :
Tableau 2Comparaison des corps pluviométriques par rapport
aux moyennes mensuelles 1969 - 1988 (CSG) et totaux annuels(total année moyenne : 2938 mm)
corps secondaire Ganvier) corps principal (mai) totaldéficit normal excès déficit normal excès mm
1990 X X 3464,41991 X X 2324,51992 X X 2040,01993 X X 2927,5
Relation entre les données mensuelles des postes pluviométriquesBEAPetCSG:
Une corrélation des totaux mensuels au BEAP et au CSGindique un déficit au BEAP de 14% (fig. 4).
Très proche de la relation défmie en 1992, on obtient sur toutela série de mesures :
Une vérification à la fiole de 20 cm3, le 16 juillet 1992,montre un détarage minorant des augets du pluviographe de l'ordrede 20%, qui explique très certainement ce déficit de 14% constaté.
A notre échelle d'analyse et par rapport aux besoins de cetteétude, nous n'avons pas opéré de corrections sur les valeurspluviométriques journalières et mensuelles au BEAP, qui sontprésentées en l'état.
2)Contexte pluviométrique des séries d'analyse chimiques:Fin 1991, dans l'impossibilité de définir une période type dans
l'année pour représenter les conditions hydropluviométriques desessais prévus en 1993, nous avons opté pour un choix de dates deréférence, correspondant aux saisons extrêmes rencontrées enGuyane: saison sèche d'octobre, et saison humide de mai.
Les quatre séries d'analyses chimiques pratiquées aux stationsde mesures hydrologiques se sont déroulées dans les contextespluviométriques suivants :
I-du 2 au 30 octobre 1991.saison sèche, 70% de déficit par rapport à la moyenne 1969-88.
2-du 6 avril au 6 mai 1992.saison humide, pluviométrie mensuelle normale.
3-du 4 février au 31 mars 1993 (essai BI du 16 février)pluviométrie mensuelle normale.
4-du 22 juin au 10 juillet 1993 (essai Ml du 25 juin)pluviométrie mensuelle normale
On constate que les séries de mesures chimiques ont étéeffectuées dans des contextes pluviométriques très proche des
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moyennes mensuelles sur la période 68-88, le déficit de la premièresérie n'étant accentué que par la faible valeur de la moyennemensuelle (22 mm de pluie, contre 78 mm en année moyenne).
Toutes les séries de mesures chimiques ont donc été réalisées dansdes contextes pluviométriques moyens à l'échelle mensuelle, et sans
événement particulier à l'échelle journalière.
III.Hydrologie du bassin de la crique Karouabo1)Morphologie
Le bassin de la Karouabo a une surface de 83,3 km2 à la stationde mesure des hauteurs, au pont sur l'ancienne RN1 (fig 5). n estcaractérisé par un couvert forestier dense et quelques savanes dontnous rappelons les surfaces (Lointier, 1992)
Les numéro pairs sont réservés aux savanes en rive gauche, lesimpairs à la rive droite. On obtient pour les savanes numéro:
-1 - 6,18 km2- 2 - 4,18 km2
- 3 - 9,45 km2
- 4 - 1,87 km2
- 5 - 1,63 km2
- 6 - 0,85 km2
Un traitement des données Landsat du 18 juillet 1988 au1/100 OOOe (fig 6), recalé sur le carroyage kilométrique UTMpermet de localiser les savanes (en vert), les parties boisées (en ocre)et les plans d'eau permanents (en rouge). Le limnigraphe se trouveen UTM 302 est et 578 nord. Ce document permet égalementd'observer l'importance et le nombre des marais sub-côtiers, en avalde la station, ainsi que l'émissaire (304 est; 584 nord) de ce bassintraversant la mangrove (en jaune), situé à 6 km de la station.
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2) Homogénisation des hauteurs de la station de la Route del'espace (ex RNl):
Certaines lacunes de mesure des hauteurs d'eau, dues à desproblèmes d'ordre technique, ont été complétées de la façonsuivante:
-du 15 au 27 juillet 1992.Corrélation avec la station de Soumourou du bassin de la
Passoura:Une relation satisfaisante est obtenue entre les cotes mesurées à
la Karouabo et les cotes d'étale de basse mer de Soumourou. TI a étéretenu la relation suivante :
h Karouabo = 0,606 h Soumourou (Etale BM) + 182 (r = 0,945)
-du 8 décembre 1992 au 25 janvier 1993 et du 16 au 23 juillet1993 :
Une relation a été établie par Ph. Vauchel, entre la criqueToussaint (cotes échelle supérieures à 1,80 m) et la crique Passoura(étale de basse mer et cotes échelles supérieures à 5,80 m) :
h Karouabo = 0,2895 Passoura +0,2839 Toussaint +258,5 (r=0,94)
Ces relations permettent de présenter un tableau complet deshauteurs d'eau (annexe II), pour 1992 et 1993 et de calculer lesdébits avec la courbe d'étalonnage établie à partir des jaugeagesantérieurs (Lointier, 1992).
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3)Bilan annuel:année
débit moyen annuel 91:débit maximum instantané :arrêt des écoulements :volume écoulé durant l'année 91:débit spécifique 91:Lame écouléeDéficit d'écoulement
annéedébit moyen annuel 92:débit maximum instantané:arrêt des écoulements :volume écoulé durant l'année 92:débit spécifique 92:Lame écouléeDéficit d'écoulement
annéedébit moyen annuel 93:débit minimum instantané :débit maximum instantané :arrêt des écoulements :volume écoulé durant l'année 93:débit spécifique 93:Lame écouléeDéficit d'écoulement
19914,38 m3/s48,5 m3/s, le 2 juin 91du 23 nov. au 6 déc. 91139,5 millions de m353,1 l.s-1.km-21675 mm649 mm
19923,22 m3/s25,8 m3/s, le 9 mars 92du 20 oct. au 29 nov. 92101,8 millions de m338,71.s-1.km-21222 mm818mm
19934,96 m3/s0,42 m3/s, le 23 sept. 9334,2 m3/s, le 7 avril 93néant156,4 millions de m359,51.s-1.km-21878 mm1049 mm
Nous avions déjà signalé la particularité de ce petit bassincôtier, qui se trouve hors de l'influence de la marée océanique: lesmesures de hauteur d'eau et les mesures chimiques pratiquées enoctobre 1991, pendant l'étiage, confirment encore ce fait pour lesdeux dernières années d'observation. Par contre, les arrêtsd'écoulements constatés en 1991 (15 jours), puis en 1992 (40 j), nese sont pas manifestés en 1993. En comparant le nombre de joursd'arrêt à la pluviométrie annuelle, on peut avancer que l'arrêt
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Il
d'écoulement commencerait approximativement pour des totauxannuels inférieurs à 2500 mm de pluie, mesurés à la station du CSG.
4)Schéma de fonctionnement du bassin (fig 7) :L'étude de données du radar imageur de ERS1 (Lointier et al.
1993 a&b), pendant la saison des pluies 1992, apporte quelqueséléments intéressants qui précisent le schéma de fonctionnement déjàproposé dans le rapport précédant. En effet, l'étude des donnéesradar multitemporelles à trois semaines d'intervalle, comparées auxhydrogrammes, indique que la zone de stockage en aval de la stationde mesure (fig 6, en 305,5 est et 581,5 nord), fonctionne à l'échelletemporelle de la crue. TI se forme donc un "marais" aval, jouant lerôle de blocage vis à vis des eaux océaniques, et dont l'écoulementvers la mer dure quelques jours, en longeant le cordon sableuxlittoral, vers le nord-ouest sur 2,5 km.
Avec des arrêts d'écoulements en saison sèche, pour desconditions pluviométriques inférieures à la moyenne et des processusde stockage des eaux dans les cuvettes marécageuses pendant la saisondes pluies, ce bassin à petit débit est tout à fait inadapté à l'évacuationvers la mer de tout produit contenu dans ses eaux.
IV-Hydrologie du bassin versant de la crique Passoura1)Morphologie
Le bassin versant de la Passoura (fig 8) est nettement différentde celui de la Karouabo. La crique se jette dans le fleuve Kourou,non loin du pont franchissant ce dernier. La station de mesure sur laRN1, contrôlant un bassin de 109 km2 est située à 7 km, par larivière, de la confluence avec le Kourou.
Les marais sont plus nombreux et de nature plus variée (fig 6,307 est et 570 nord) que sur la Karouabo. Certains se couvrent deplus d'un mètre d'eau en saison des pluies. Leurs surfaces sont lessuivantes:
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- 3 - 0,50 km2
- 4 - 0,40 km2
- 5 - 0,07 km2
- 6 - 0,56 km2
- 7 - 1,13 km2
total: 4,54 km2
- 8 - 0,09 km2
- 9 - 0,18 km2- 10 - 0,25 km2- Il - 1,13 km2
- 12 - 0,23 km2
2)Sous-bassin à la station de SoumourouLa station, située en UTM 307,5 est et 569,05 nord, contrôle
une surface de 65,5 km2. Ce sous-bassin de la crique Passoura n'ajamais présenté d'écoulements mesurables à toutes les missions faitessur le site, bien que la crique ait un lit marqué et profond (de 4 à 6mètres).
Les hauteurs d'eau enregistrées sont soumises à l'influence dela marée pendant l'étiage, avec une amplitude de l'ordre de 20centimètres. Nous ne disposons que d'une partie des enregistrementsde hauteurs en 92 (fig 9 et annexe II), suite aux problèmes déjàsignalés. Les hauteurs reproduites à la figure 9 sont celles des coteslues à l'échelle, comparées aux cotes lues à l'échelle de la station dupont de la RNI (nommée ici Passoura). Leur calage est donc relatif.TI existe une bonne corrélation en 1992, entre ces deux échelles, bienque non linéaire (fig 10). Celle-ci présente un point
d'infléchissement vers les cotes 500 à 51°cm à Soumourou. Cecipourrait s'expliquer par le remplissage des marais d'eau libre jusqu'àla cote 500 cm (partie de la courbe à pente forte), puis leurdébordement, aux cotes supérieures, vers les zones d'inondation sousforêt de surface plus importante (pente de la relation plus faible).
Les observations étant suffisantes pour cette étude, la station aété défmitivement arrêtée fin octobre 92.
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3)Bassin de la Passoura au pont de la nouvelle RN1 :a)hauteurs observéesLes enregistrements en 1992 et 1993 sont complets. Les
hauteurs moyennes journalières sont reproduites en annexe II.L'influence de cette station au régime du Kourou et aux
marées se font sentir de la cote 560 cm jusqu'à la cote 720 cm àl'échelle.
L'amplitude maximale enregistrée est de 1,1 mètre.Afm de faciliter les calculs de débits, deux fichiers spécifiques
ont été créés par le laboratoire d'hydrologie de l'Orstom deCayenne (Ph. Vauchel):
-cotes aux étales de basse mer (capteur B)-cotes moyennes journalières (capteur J)Ce dernier fichier permet le calcul des débits, par la méthode
des corrections proposée dans le rapport relatif au lot 2 (Lointier,1992).
Durant l'étiage de 1992 et 93, les minima de hauteurs d'eauavoisinent la cote 560 cm, comme en 1991. Le maximum enregistrés'est produit le 16 mai 1993 (801 cm).
b)Calcul des débitsCe calcul a été effectué, à partir des hauteurs moyennes
journalières, en utilisant l'étalonnage corrigé, selon la formule(Lointier, 1992) :
QPas = (6,2581.10- 4)h 2 - (O,7396)h + 218,92
Le résultat du calcul des débits pour 1992 et 1993 est présentédans l'annexe ll.
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c)Bilan annuelannée
débit moyen annuel 91:débit minimum journalier :débit maximum journalier :volume écoulé durant l'année 91:débit spécifique 91:lame écouléedéficit d'écoulement
annéedébit moyen annuel 92:débit minimum instantané :débit maximum instantané :volume écoulé durant l'année 92:débit spécifique 92:lame écouléedéficit d'écoulement
annéedébit moyen annuel 93:débit minimum instantané :débit maximum instantané:volume écoulé durant l'année 93:débit spécifique 93:lame écouléedéficit d'écoulement
19915,56 m3/s0,40 m3/s le 16 déc. 9142,1 m3/s, le 3 juin 91175,3 millions de m351,0 l.s-1.km-21608 mm716 mm
19923,74 m3/s0,40 m3/s, le 20 sept. 9218,5 m3/s, le 21 févr. 92118,3 millions de m334,3 l.s-1.km-21085 mm955 mm
19936,94 m3/s0,40 m3/s, le 8 oct. 9327,8 m3/s, le 24 mai 93218,9 millions de m363,71.s-1.km-22008 mm919 mm
On remarquera que le débit moyen annuel en 1993 est presquele double de celui de 1992, année à faible pluviosité. Par contre, ledébit minimum est le même pour les trois années. Ceci confirmequ'en étiage, le débit est soutenu par la vidange des marais amont(Lointier 92) et d'une façon régulière, puisque la même cote à étéobservée ces trois dernières années.
En quittant les savanes et marais sans déplacements de massed'eau apparents, on commence à observer des écoulements à partirde "Degrad Légionnaire" (UTM 310,7 est et 570,1 nord), et jusqu'au
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pont de la RN!. En étudiant les hydrogrammes de 1992, enseptembre et octobre, pendant lesquels la pluviométrie est quasinulle, on peut estimer que le volume d'eau déstocké par rapport auxeffets de la marée, est de 1 million de m3, auxquels s'ajoutent2 millions de m3 du débit de base, soit un total de 3 Mm3. La valeurdu débit de base conduit à un volume écoulé de 4 Mm3 enseptembre-octobre 1993. Ces ordre de grandeurs seront utiles, pourpratiquer par la suite, des simulations sur l'évolution du pH et desconcentrations ioniques, après de nouveaux essais en saison sèche.
Avec des écoulements continus, et un volume d'eau déstocké enpermanence, (environ 3 millions de m3 en étiage), ce bassin serait
moins "sensible" gue celui de la Karouabo, aux effets d'unedispersion de produits, d'autant gu'il se jette dans l'estuaire du
Kourou, non loin de l'embouchure.Ils convient néanmoins de connaître les processus
hydrobiologiques liés aux phénomènes de diffusion et de fixation deces produits dans les savanes et marais inondés, ainsi que les tempsde rémanence.
V-Hydraulicité et contexte des mesures chimiques :La comparaison des hydrogrammes annuels, au pas de temps
journalier, des stations de la Karouabo et de la Passoura en 1992 (figIl) et 1993 (fig 12), et au pas de temps mensuel sur toute la périodede mesure (fig.13), traduit la grande différence d'hydraulicité entreces deux années.
De décembre à juin, les crues de la Karouabo présententtoujours des débits plus élevés que sur la Passoura, mais de duréeplus faible. De juillet à novembre, les débits sont très voisins ensuivant la courbe de tarissement. En saison des pluies proche de la"normale", au sens statistique (soit l'année 1993), la Passouraprésente un corps de saison des pluies marqué, qui dure 2 mois (maijuin) et dont les débits ne descendent pas en dessous de 13 m3/s. Uneanalyse des volumes écoulés (tableau 3) et du rapportPassoura/Karouabo montre que ce rapport ne suit pas le rapport des
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Isurfaces (l ,31), traduisant le fait que les régimes hydrologiques sontlb· .S:&'len dluerents.
Tableau 3Volumes annuels écoulés aux stations (en millions de m3)
1991-2325mm 140 175 1,251992-2040 mm 102 118 1,161993-2928 mm 156 219 1,40
Relation entre la pluviométrie annuelle et les volumes écoulés :On peut établir une relation entre la pluviométrie annuelle au
CSG et le volume écoulé. La tendance est logarithmique (r2 = 0,85 et0,95), mais seulement indicative (trois couples de points).Néanmoins, il est intéressant de disposer pour des simulations,d'ordres de grandeur des volumes écoulés pour des conditionsclimatiques variées. A partir d'un ajustement de la pluviométrieannuelle au CSG à une loi de Gauss (Rohan, 1990), nous pouvonsdresser le tableau suivant :
Tableau 4Estimation des volumes écoulés à la Karouabo et à la Passoura, en
fonction de la pluviométrie d'années de récurrences variables.
Pluviométrieannuelle au CSG
en mm19402030217024502990380039504040
Période de retour
années20151055101520
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Volumes annuels àKarouabomillions de m3
103109119136159197203206
Volurnes annuels àPassouramillions de m3
112125143175229293304310
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Selon les conditions climatiques, définies par les périodes deretour, en année sèche (ici de 1940 mm à 2938 mm) ou en annéehumides (de 2938 mm à 4040), les volumes écoulés peuvent varierdu simple au double sur la Karouabo et du simple au triple sur laPassoura.
VI.Analyse des données chimiques avant et après les essai:Afin de faire une analyse précise des données, il nous est
apparu indispensable de porter celles-ci sur des graphes temporels.En effet, l'indicateur principal des éventuels effets du nuage sur leseaux est le pH. Or, celui-ci a des variations naturelles diurnes(Grimaldi 93), et il est parfois en relation avec les variations de débit(Lointier, 94).
Les graphiques 14 à 20 présentent pour chaque station et pourchaque série de mesures, les valeurs synchrones de la conductivité,du pH, de l'oxygène dissous, des débits ainsi que la pluviométriejournalière. L'échelle des ordonnées a été fixée de 0 à 7 sur tous lesgraphes, permettant de porter les valeurs de pH et d'oxygène dissoussans transformation d'échelle, af'm de faciliter les comparaisons entreles différentes séries temporelles. Les débits, la conductivité, et lapluviométrie ont subit une transformation d'échelle en ordonnées quiest signalée dans la légende.
1) du 2 au 30 octobre 1991 : saison sèche avant essaisa) Karouabo (fig 14) :Sur cette période, la pluviométrie relevée au BEAP est
quasiment nulle, mis à part un petit épisode de 25 mm du 18 au 21octobre, entraînant une petite crue de 0,3 à 0,4 m3/s.
Bien qu'en saison sèche et avec de faibles débits, l'analyse de laconductivité montre bien l'absence d'intrusion saline au niveau decette station (valeur constante entre 32 et 33 J,LS/cm, caractéristiquedes eaux douces de rivière en Guyane).
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L'oxygène dissous subit le cycle nycthéméral (Grimaldi 93) etprésente une augmentation globale de 2 à 3 mgll avant la petite cruedu 23 octobre, puis une chute à 1 mil pendant la montée de crue. Onobserve une relation globalement inverse avec le débit.
Le pH est acide et oscille très faiblement autour de la valeur5,5, sans variations majeures.
b)Passoura (fig 15)La pluviométrie portée est toujours celle du BEAP.Les débits montrent l'influence importante du Kourou et sa
relation avec la mer. Sur cette période, on observe un cycle de viveseaux, puis une morte eau, puis de nouveau une vive eau, phénomènetypiquement océanique. Le débit réel du bassin est masqué par cesphénomènes, et aucune crue n'est observable. Le débit enregistré estl'effet du déstockage des eaux entrées à chaque marée haute, saufpendant la période de mortes eaux où il devient constant (0,4 m3/s).
Par ses fortes valeurs, la conductivité traduit l'effet océanique,et indique la présence d'eau saumâtre s'écoulant pendant la périodede mortes eaux, sans intrusion nouvelle de sels (valeur constante,pendant 6 jours à 150 JlS/cm).
L'oxygène dissous varie globalement entre 3 et 4 mg/l,supérieur d'une unité à la Karouabo.
Le pH est acide, entre 5,5 et 6 unités.
2)Du 6 avril au 6 mai 1992 : saison des pluies avant essaisRappelons que l'hydraulicité moyenne de la saison des pluies 92
a été déficitaire par rapport aux autres années. La pluviométrie trèsfaible des mois de mai, juin, juillet explique ce phénomène qui luiconcède une période de retour de 15 ans. Néanmoins, le mois d'avrilest proche de la moyenne interannuelle, ce qui permet lescomparaisons.
a)Karouabo (fig 16) :Pendant cette période, nous observons trois crues, dont le
maximum journalier est de 19,9 m3/s, le 21 avril.
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L'oxygène dissous subit, comme en saison sèche, des variationsquotidiennes, avec des valeurs moyennes supérieures d'une unité àcelles de la saison sèche (variations entre 2,5 et 3,5 mg/l). Lesvaleurs augmentent avec le débit, traduisant une relation positive.
Le pH moyen est de 5 (inférieur à la saison sèche) et présenteune légère baisse pendant les trois crues (de 0,25 unités pH). Larelation avec le débit est inverse, phénomène déjà observé surd'autres bassins versants en Guyane (Grimaldi, 1988 ; Lointier, 1993-c-)
b)Passoura (fig 17) :Les débits mesurés montrent trois crues, écrêtées, et en retard
de un à trois jours par rapport à celles de la Karouabo du fait desnombreux plans d'eaux connexes à la rivière.
L'oxygène dissous présente des valeurs inférieures (entre 1 et 2mg/l) à celles de la saison sèche. Le rythme diurne est moinsmarqué, et la relation avec le débit est de tendance positive. Sonaugmentation nette avec le débit ne s'observe toutefois qu'à laseconde crue du 24 avril, pour décroître lentement après, pendantune dizaine de jours.
Le pH est acide, proche de 5, et ne présente pas de relationnette avec le débit.
Synthèse:Cette analyse des deux séries de mesures chimiques en saison
sèche et en saison des pluies, converge avec les conclusions durapport de C. Grimaldi :
-pour l'oxygène dissous, il est observé une augmentationglobale avec le débit, sur les deux bassins, en saison des pluies. Lesautres cas de figure montrent la forte dépendance de ce paramètreavec les conditions du milieu : température, effets biologiques(variations quotidiennes) et effet du mélange avec les eaux marines.
remargue : en toute rigueur, il aurait été préférable deprésenter les résultats de l'oxygène dissous en pourcentage parrapport à sa saturation dans l'eau, celle-ci étant dépendante, selon des
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relations connues, de la température et de la concentration en ionschlorures (Lointier, 1990).
-le pH présente une relation légèrement inverse avec les débitspendant les crues de la Karouabo, et des valeurs constantes dans lesautres cas. TI est, en moyenne, de même valeur sur les deux bassins,et plus acide d'une demi-unité en saison des pluies (5 unités pH aulieu de 5,5).
3)Du 4 février au 31 mars 1993 début de saison des pluiespendant le premier essai (16 février).
a)Karouabo (fig 18) :Cette période est marquée par 4 crues. Le débit maximum est
le 10 mars avec 25,1 m3/s.On observe les relations déjà décrite avant l'essai, dans des
conditions proches du cas "saison des pluies 92", à savoir :-une relation globalement proportionnelle avec les débits pour
l'oxygène dissous.-une relation inverse avec le débit pour la conductivité et le pH.Les valeurs absolues de ces paramètres sont identiques au cas
"saison des pluies 92".L'essai de booster du 16 février, trois jours avant la première
crue, n'a donc aucun effet observable sur les paramètres mesurés.Les baisses de pH sont naturelles, d'un quart d'unité, synchrone avecles crues.
b)Passoura (fig 19) :On observe les mêmes phénomènes sur la Passoura, qu'à la
Karouabo, mis à part une légère baisse de pH le 19 février, pendantla première crue survenant trois jours après l'essai du moteur.
Vu les relations inverses déjà signalées entre le pH et débit,pendant les crues, on peut conclure que l'essai du 16 février n'a euaucun effet observable sur le bassin de la Passoura.
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4)Du 22 juin au 10 juillet 1993 : fm de saison des pluies, pendantle second essai.
Du point de vue hydrologique, cette période se situe pendant ladécrue annuelle et, bien que les débits soient supérieurs à la périodede mesure de référence "saison sèche avant essai", nous prendronscelle-ci comme point de comparaison. En effet, l'absence de crues etle tarissement observés, la pluviométrie faible (51 mm en 20 jours),rapprochent ce cas de figure des obsetvations de saison sèche 91.
a)Karouabo (fig 20) :-oxygène dissous : l'amplitude des oscillations quotidiennes est
faible, mais bien présentes. Les valeurs globales décroissentrégulièrement de 3 à 1,5 mg/l.
-pH: il est très stable, avec une valeur moyenne de 5,25.Aucun phénomène particulier n'est observé après l'essai Ml et lebrûlage.
Les mesures sur le bassin de la Karouabo montrent que lenuage de Ml n'a pas eu d'effet sur ce bassin.
b)Passoura : absence de mesures, pas de conclusions.
Remarque: débits et pH (fig 21)Comme nous l'avons signalé au début, le pH est l'indicateur le
plus sensible et le plus adapté pour l'étude de ces types de pollutionacide.
Il est par contre nécessaire de bien connaître l'évolutionnaturelle du pH, comme l'illustre la crue du 22 février 93 sur laKarouabo (fig 21a) et du 23 février sur la Passoura (fig 21b).
Phénomène déjà observé dans d'autres bassins sous forêt enGuyane (Grimaldi, 1988 ; Lointier, 1993), la relation inversementproportionnelle au débit est fréquemment obsetvée. Dans l'exempleprésenté ici, les chutes de pH sont du même ordre de grandeur quecelles qui ont été mesurés avant les essais et donc sans relation avecl'essai BI du 16 février.
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VII-ConclusionsPendant la période 1992-93, le réseau de mesures hydrologique
et hydrochimique a fonctionné dans l'ensemble avec satisfaction,malgré quelques incidents d'ordre technique ou par malveillance. TIfaut néanmoins garder à l'esprit que dans ce type d'étude surl'environnement, les données de terrain sont fondamentales pournourrir l'interprétation, puis les conclusions. Si les lacunes dans lesséries de mesures continues (hauteurs d'eau, pluviométrie) sontremplacées en général par des corrélations correctes, il n'en va pasde même des mesures de terrain comme les mesureshydrochimiques qui se déroulent sur des périodes courtes.L'information est défmitivement perdue et les conclusions tronquées.
Nous insistons sur l'importance de poursuivre toutes cesmesures si d'autres essais devaient être analysés.
Le contexte pluviométrique à l'échelle annuelle est trèsdifférent en 1992 et en 1993. Cette dernière est représentative d'uneannée "moyenne" au sens statistique, tandis que la pluviométrie de1992 est caractéristique d'une année sèche, de période de retour de15 ans. Néanmoins, à l'échelle mensuelle, nous avons constaté que lespériodes de mesures hydrochimique ont été réalisées dans descontextes pluviométriques moyens à l'échelle mensuelle, et sansévénement particulier à l'échelle journalière. Ce constat permetd'insister sur la bonne qualité des mesures chimiques et permetsurtout de mener un raisonnement comparatif par bassin, et àdifférentes saisons.
Notre analyse par rapport aux débits, des deux séries demesures chimiques en saison sèche et en saison des pluies, convergeavec les conclusions du rapport de C. Grimaldi :
-pour l'oxygène dissous, il est observé une augmentationglobale avec le débit, sur les deux bassins, en saison des pluies. Lesautres cas de figure montrent la forte dépendance de ce paramètreavec les conditions du milieu : température, effets biologiques(variations quotidiennes) et effets du mélange avec les eaux marines.
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-le pH présente une relation inverse avec les débits pendant lescrues de la Karouabo, et des valeurs constantes dans les autres cas. liest, en moyenne, de même valeur sur les deux bassins, et plus acided'une demi-unité en saison des pluies (5 unités pH au lieu de 5,5).
Après analyse des données hydrochimiques correspondant àl'essai de booster du 16 février (BI), trois jours avant une crue, ondoit conclure qu'il n'y a aucun effet observable sur les paramètresmesurés, en particulier le pH. La baisse de celui-ci est naturelle, d'unquart d'unité, synchrone avec les crues, comme nous l'avons observésur la Karouabo avant les essais.
Pour la seconde série (Ml) et brûlage, les 25 et 28 juin 1993,seule la Karouabo a pu être mesurée. Le pH est très stable, avec unevaleur moyenne de 5,25. Aucun phénomène particulier n'est observéaprès ces essais. Ce bassin n'a probablement pas subit l'effet dunuage.
Enfin, sur le plan des écoulements des deux bassins, lesmesures 92-93 confirment que le bassin de la Karouabo présente desarrêts d'écoulements en saison sèche, et en première approximationpour des conditions pluviométriques annuelles inférieures à lamoyenne (vers 2500 mm annuels, à la station du CSG). Lesprocessus de stockage des eaux dans les cuvettes marécageuses avalssont importants, et ce bassin à petit débit paraît tout à fait inadapté àl'évacuation vers la mer de tout produit contenu dans ses eaux.
Le bassin de la Passoura présente aussi des phénomènes destockage des eaux dans ses multiples marais, mais de façontemporaire et servant d'alimentation à l'aval de la crique en saisonsèche, vers le Kourou. A cette période les eaux marines pénètrentdans la crique et remontent, aux marées hautes dans la Passoura. Onpeut estimer en septembre-octobre 1992, que le volume d'eau mis enjeu par les effets de la marée, est de 1 million de m3, auxquelss'ajoutent 2 millions de m3 du débit de base, soit un total de 3 Mm3.
Ces ordre de grandeurs seront utiles, pour pratiquer par lasuite, des simulations sur l'évolution du pH et des concentrationsioniques, après de nouveaux essais en saison sèche.
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Avec des écoulements continus, et un volume d'eau déstocké enpermanence, ce bassin serait moins "sensible" que celui de laKarouabo, aux effets d'une dispersion de produits, d'autant qu'il sejette dans l'estuaire du Kourou, non loin de l'embouchure.
Comme pour la Karouabo, il conviendrait de connaître lestemps de résidence des eaux et les processus hydrobiologiques liésaux phénomènes de diffusion et de fixation des produits dans l'eaudes savanes, ainsi que leur temps de rémanence.
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Références
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FIGURES
28
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Figure 1 : Le site du BEAP et le dispositif de collecte des pluviolessivats(d'après Grimaldi, 1993).La piste Barthod (figurée en tiretés) précise ici la ligne de partage des eaux,entre le bassin de la Karouabo et de la Passoura. Lors d'un tir d'essai debooster, ce sont d'abord les "têtes de bassin" qui vont être touchées par lenuage.
Figure 3 : Isohyètes annuelles :moyenne sur la période 1961-1990 et année 1993. Celle-ci est très prochede l'année moyenne.(Document Météo-France)
Figure 4 Corrélation des pluviométries mensuelles
au DEAP et à la station météo CSG
dl mars 19~O à janvIer 1993
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N
1
o 2 3km
route del'espace
Légende
1 1 Foxhs
IAAAAA>~ SAVAlf1S
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Figure 5 : bassin de la Karouabo
Figure 6 : Composition colorée au 1/100000e réalisée à partir des troiscomposantes principales et recalage géographique sur la partie aval de laKarouabo et de la Passoura. On distingue en :Orange: mangrove de front de mer Rouge: divers plans d'eau libreVert: savanes et prispris Bleu: zones aménagéesOcre jaune: forêt et végétation haute côtièreLe marais aval de la Karouabo est nettement visible (en 305 est; 582ouest), ainsi que son émissaire traversant le cordon sableux à trois km plusà l'ouest (en 304 est; 583 ouest).
586000
-57tlOOO
-587000
~__~~-+---571000
-+---1---577'000
~-+-......f,;",..q:~--570000
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298000 29iooo 300000 3O~OOOt..boratoire de Montpellier
-570000-
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zones hydromorphes
zone d'influence dela marée
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Figure 7Bassin versant de la Karouabo
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35
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Figure 8Bassin de la crique Passoura
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36
Figure 9 Hauteurs moyennes journalièresà Passoura et Soumourou
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§ ~03
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Figure 15 PASSOURA Pont : du 2 au 30 octobre 1991
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Débits en m3/s(x9)
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Figure 16 KAROUABO Pont : du 6 avril au 6 mai 1992
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-------------------------------------------------------------------------------Année JANV FEVR MARS AVRI MAI JUIN JUIL. AOUT SEPT OCTO NOVE DECE-------------------------------------------------------------------------------
StationRivièrePaysBassin
2608500101-1 CRIQUE KAROUABO AU PONT RN1 (CSG)CRIQUE KAROUABOGUYANE FRANCAISECRIQUE KAROUABO
Latit.Longit.Altit.Aire
Année JANV FEVR MARS AVRI l-'.AI JUIN JUIL AOUT SEPT OCTO NOVE DECE
Station 2603500501 PASSOURA AU PONT DEVIATION RN1 Lat. 05°09'02Rivière PASSOURA Longit. -52°41'57Pays : GUYANE FRANCAISE Altit. 2mBassin : KOUROU Aire 109 km2Cotes en cm--.-_. __ ._ ... _--_.-.----------------_ .. -------_._._----------_._._-------------Jo JANV FEV MAR AVRI MAI JUIN JUIL AOUT SEPT OCT NOV DEC Jo-------------_.-------------------_.---.---------------------------------------
Station 2608500101 CRIQUE KAROOABO AU PONT RN1 (CSG) Latitude 05.14.00Rivière CRIQUE KAROUABO Longitude -52.47.00Pays GUYANE FRANCAISE Altitude 3MBassin CRIQUE KAROUABO Aire b.v. 83.3 km2
DEBITS EN M3/s------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Jo JANV FEVR MARS AVRI MAI JUIN JUIL AOUT SEPT OCTO NOVE DECE Jo------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Station 2608500101 CRIQUE KAROOABO AU PONT RN1 (CSG) Latitude 05.14.00Rivière CRIQUE KAROUABO Longitude -52.47.00Pays GUYANE FRANCAISE Altitude 3MBassin CRIQUE KAROUABO Aire b.v. 83.3 km2
DEBITS EN M3/S------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Jo JANV FEVR MARS AVRI MAI JUIN JUIL AOUT SEPT OCTO NOVE DECE Jo------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
CODE : A-RHE; B-COTE DE CONTROLE: CzRELEVE INDIRECT AVEC HEURE; D=RECONSTITUE; E=RELEVE INDIRECT SANS HEURE; I=INTERPOLEOC: débit caractéristique-DCE: d'étiage-DCC: de crue-DCn: dépassé durant n mois
ANNEXE III
GRAPHIQUE DES VALEURS JOURNALIERES
Station pluviométrique BEAP et CSGet débits de la Karouabo et de la Passoura
1) Centrale hydrologique électronique de la Karouabo, route de l'espace.Cette centrale automatique (Elsyde), enregistre les hauteurs d'eau et la température (surmémoire statique) et retransmet ces informations via une balise Argos. Ce système permet unetélésurveillance depuis Cayenne, de l'acquisition des données hydrologiques.
2)Guérite de protection du limnigraphe mécanique de la Passoura sur le vieux pont, proche dela nouvelle RNl. La seconde guérite contiendra temporairement les instruments de mesurechimique: pH, conductivité, oxygène dissous, température.
3)En aval du pont sur la Karouabo: instruments de mesure chimique (pH, conductivité,oxygène dissous, température).
4)Débordements de la crique Passoura en saison des pluies (vers le carbet des légionnaires).
5) Crique Passoura : inondation des berges en rive gauche devant la savane n0 4 (cf fig. 8).Située à 2.km en amont "du carbet des légionnaires", cette savane est la dernière à faire partie dusystème d'inondation, avant que la Passoura ne resserre son lit et prenne un écoulementmesurable, au niveau du carbet des légionnaires.
6)Crique Passoura : savane hydromorphe (nO 6) inondée pendant la saison des pluies sousenviron 1 mètre d'eau.
7 et 8)Crique Passoura : vue aérienne de la savane n0 4. Trois milieux sont identifiés: la forêtinondée en liaison avec la savane basse inondable et les savanes plus hautes qui contribuent àune lente alimentation du système.(photos Cnes du 30 mars 1990)
9, 10, 11)Différents types de plans d'eau rencontrés aux abords de la crique Passoura, avant lastation de Soumourou. La contribution hydraulique de ces zones vers la Passoura est délicate àpréciser du fait de leur accès difficile.(photos Cnes du 30 mars 1990)
12)Confluence Passoura - Soumourou (vue vers l'amont): le limnigraphe électronique estinstallé en rive droite, en arrière plan (non visible).(photos Cnes du 30 mars 1990)
13)La Karouabo et le pont de la route de l'espace (vue vers l'aval) : La station limnigraphiqueélectronique (photo 1) est située en rive droite, à 30 mètres de la rivière. Une végétation denseest installée de part et d'autre du lit (2 x 100 mètres environ), créant une séparation permanenteavec les savanes voisines.(photos Cnes du 30 mars 1990)
14)Savanes du bassin versant de la Malmanoury,jouxtant à l'ouest celui de la Karouabo.(photos Cnes du 30 mars 1990)