Sujet de thèse
Les aménagements hydroélectriques, gérés par éclusées, utilisent les réserves d’eau disponibles au moment le plus opportun pour la production d’électricité et relâchent de l’eau par intermittence. Des variations brusques de débit au cours de la journée ou de la semaine sont induites dans les sections de rivière à l’aval de ces aménagements. Ces rejets provoquent des variations de profondeur d’eau, de vitesse de courant et de surface mouillée significatives, qui sont susceptibles de générer des modifications de la morphologie des rivières et de la qualité de l’eau (Moog 1993; Lauters 1995; Zolezzi et al. 2011; Carolli et al. 2012) générant un stress pour les communautés aquatiques.
De nombreuses études ont caractérisé la nature des différents types d’impact des éclusées sur les communautés aquatiques (poissons, invertébrés). Globalement, elles montrent que la modification des conditions de vie peut modifier les paramètres biotiques: altération de la reproduction en raison de l’exondation des nids et de la perturbation de l’activité de ponte, altération de la survie due à la dérive et/ou à l’échouage des organismes, altération de la croissance en raison de la perturbation des rythmes alimentaires (Charmasson and Zinke, 2011).
Bien que les phénomènes soient décrits qualitativement dans la littérature, les relations entre les caractéristiques des communautés aquatiques et celles des éclusées ont été peu quantifiées, notamment in situ. On dispose de quelques informations basées sur des comparaisons de dynamiques de populations ou de communautés entre sites soumis ou non à des éclusées ou à travers l’étude des variation d’habitat disponible (e.g. Person et al. 2014 ; Schmutz et al. 2015). Une majorité de travaux sont issus d’expérimentations en milieu contrôlé (e.g. Auer et al. (2017) et très peu sont issus d’expérimentations in situ. Enfin, très peu d’analyses comportementales existent. L’étude de Capra et al. (2017) dans le Rhône décrit la sélection d’habitat des poissons dans un contexte de fortes variations de débit horaire (assimilées à des éclusées) mais les gradients de montée et de descente de débit (jusqu’à 16-20 cm.h-1) sont plutôt faibles relativement aux gradients estimés en rivière (plusieurs dizaines de cm.h-1).
Aussi, des expérimentations in situ demandent d’être conduites afin de i) traduire les éclusées en variables hydrauliques, ii) d’évaluer leurs effets sur les peuplements piscicoles et les communautés d’invertébrés à l’aval des centrales, iii) de comprendre les processus mis en œuvre à partir d’études sur le comportement.
Dans un premier temps, une analyse bibliographique sera conduite pour établir une typologie des réponses des communautés aquatiques au stress infligé par les éclusées et des descripteurs physiques utilisés ou préconisés pour caractériser ce stress.
Dans un second temps, les réponses des communautés biologiques aux éclusées seront étudiées à partir d’un jeu de données déjà disponible. Ce jeu de données, constitué de mesures de paramètres physiques et biologiques (poissons et macroinvertébrés benthiques), a été récolté pendant plusieurs années sur 13 rivières françaises en aval de 19 centrales hydroélectriques EDF (24 sites d’étude). La majorité de ces échantillonnages a été réalisée avant et après la mise en œuvre de mesures d’atténuation des effets probables des éclusées évalués site par site (Gouraud et al., 2016). Une analyse multi-site cherchera à identifier les effets des éclusées sur la structure des communautés de poissons et de macroinvertébrés. Cette analyse sera conduite sur l’ensemble des données disponibles, en cherchant à identifier notamment des relations entre les abondances d’espèces ou de guildes d’espèces et des descripteurs hydrauliques estimés à différents pas de temps.
Dans un troisième temps, une analyse in situ du comportement des poissons en réponse aux modifications hydrodynamiques liées à différents gradients d’éclusées sera réalisée. Cette expérience sera réalisée sur la rivière d’Ain dont une description hydraulique précise est disponible (modélisation en 2 dimensions de l’habitat hydraulique le long de 50 kms de rivières). La sélection de l’habitat par les poissons (et peut être les macroinvertébrés) lors de différentes épisodes d’éclusés sera observée par des combinaisons de pêches électriques et d’observation subaquatique géoréférencés. Le modèle hydraulique permettra de reconstituer l’habitat physique présent et passé (histoire hydraulique) des individus. La sélection de caractéristiques dynamiques des habitats pourra ainsi être étudiée, afin d’identifier les caractéristiques clés des éclusées à prendre en compte pour la gestion des ouvrages. Une comparaison avec un site comparable à l’étranger est envisagée.

Profil souhaité du candidat(e) :
– Etudiant(e) en stage de Master 2 d’écologie
– Compétences en biostatistiques et bonne connaissance du logiciel R
– Connaissances en hydrologie, hydraulique, sens physique
– Capacité d’analyse des données et de synthèse
Conditions matérielles :
La thèse fera l’objet d’une demande de bourse Cifre et sera réalisée dans le cadre de l’équipe commune de recherche Hynes. Un démarrage est envisagé à l’automne 2017.
La thèse sera effectuée à la R&D d’EDF sur le site de Chatou (78) et à l’Irstea de Lyon-Villeurbanne.
Bibliographie :
Carolli, M., M. C. Bruno, A. Siviglia and B. Maiolini (2012). « Responses of benthic invertebrates to abrupt changes of temperature in flume simulations. » River Research and Applications 28(6): 678-691.
Charmasson, J. and P. Zinke (2011). Mitigation Measures Against Hydropeaking Effects, SINTEF.
Courret, D., M. Larinier and P. Baran (2014). Développement d’une métyhodologie de caractérisation des éclusées hydroélectriques et définition d’un indicateur du niveau de la perturbation hydrologioque induite (seconde version), Pôle Ecohydraulique Onema-Irstea-IMFT: 112.
Gouraud V., L. Tissot, D. Courret, J.-M. Lascaux, P. Baran and A. Barillier (2016). Effect of measures to mitigate hydropeaking impacts on biological communities. Proceeding of 11th International Symposium of Ecohydraulics
Lauters, F. (1995). Impacts sur l’écosystème de rivière de la gestion par éclusées des ouvrages hydroélectriques: étude bibliographique, EDF-R&D.
Moog, O. (1993). Quantification of daily peak hydropower effects on aquatic fauna and management to minimize environmental impacts. Regulated Rivers: Research & Management 8(1-2): 5-14.
Schmutz, S., T. H. Bakken, T. Friedrich, F. Greimel, A. Harby, M. Jungwirth, A. Melcher, G. Unfer and B. Zeiringer 2015. Response of Fish Communities to Hydrological and Morphological Alterations in Hydropeaking Rivers of Austria. River Res. Applic. 31: 919–930.
Zolezzi, G., A. Siviglia, M. Toffolon and B. Maiolini (2011). Thermopeaking in Alpine streams: event characterization and time scales. Ecohydrology 4(4): 564-576.

Contacts
Véronique Gouraud
EDF Recherche et Développement Laboratoire National d’Hydraulique et Environnement 78401 Chatou [email protected] ; tel : 0130877934

Nicolas Lamouroux et Hervé Capra
IRSTEA, Lyon-Villeurbanne Dynam
[email protected];tel: 0472208732
[email protected]; tel : 0472208784

Le contenu de cette offre est la responsabilité de ses auteurs. Pour toute question relative à cette offre en particulier (date, lieu, mode de candidature, etc.), merci de les contacter directement.

Pout toute autre question, vous pouvez contacter [email protected].