Efficacité d'un seuil artificiel sur l'oxygénation de l'eau et l'élimination de CH_4 contenu dans l'eau évacuée par le barrage hydroélectrique de Petit Saut (Guyane française)

摘要

Quelques mois après le début de la mise en eau du barrage de Petit Saut, la mise en service normale de l'usine conduisait à une désoxygénation de l'eau du tronçon de rivière aval, le rendant incompatible avec la vie aquatique. La solution retenue a été la construction d'un seuil, afin d'apporter de l'oxygène et d'éliminer les gaz réducteurs produits au fond de la retenue, notamment le méthane, consommateur potentiel d'oxygène dissous. Un seuil métallique à deux lames déversantes successives a été construit ; sa configuration prend en compte les principaux critères physiques jouant un rôle significatif sur l'oxygénation de l'eau (hauteur de chute, épaisseur de la lame déversante, le dimensionnement du bassin de réception des chutes, la présence de dispositifs favorisant l'éclatement de la lame d'eau). Placé dans le canal de fuite de l'usine, à une centaine de mètres à l'aval du barrage principal, il est à l'abri des crues et ne crée pas d'obstacle supplémentaire en rivière. L'article chiffre l'effet d'aération de ce seuil pour les deux gaz O_2 et CH_4 dans deux configurations : celles consécutives à l'abaissement partiel de la chute amont réalisé en deux étapes. Après décembre 2001, pour le débit moyen turbiné (près de 200 m~3/s), l'efficacité d'aération du seuil a baissé de près de 10 % (gain de 80 % en oxygène dissous et élimination de 70 % et 75 % du méthane dissous). Après février 2003, pour un débit de 100 m~3/s, 75 % du déficit amont en oxygène dissous est comblé et près de 70 % du méthane dissous éliminé.%From the moment tropical reservoirs are impounded, climatic conditions cause rapid (within several weeks) and marked thermal stratification, especially during the dry season. This phenomenon is further exacerbated by the chemical and biochemical processes taking place in the reservoir due to the decomposition of submerged organic matter. In dense tropical forests, the overhead biomass is estimated at roughly 170 t(C)/ha, and the carbon contained in the soil is also not negligible since it is on the order of 100 t(C)/ha. The degree of biodegradability of the different compounds in the flooded biomass is variable, ranging from a few weeks for bacteria to several centuries for tree trunks. The studies carried out at Petit Saut (French Guiana) show that, immediately after impoundment, only the epilimnion (a few dozen centimetres thick) was oxygenated whereas the hypolimnion was characterized by complete anoxia and a very high methane content (about 15 mg/l). Water quality in the river downstream from the reservoir was of course strongly linked to variations in the water quality in the reservoir as well as to its operating mode. The waters passing through the turbines, coming from the bottom layers, were anoxic and loaded with fixed or volatile reducing compounds (e.g., CH_4, H_2S), and were responsible for a high immediate or progressive oxygen demand.