Mise en place du projet QUARSTIC - QUAlité des eaux et Réseau de Surveillance des rIvières Comtoises

11.08.2016
Les rivières comtoises du massif du Jura sont l’objet d’une dégradation chronique de la qualité des eaux qui se manifeste depuis 2010 par des épisodes de mortalité piscicole. Pour mieux comprendre les transferts dans ces bassins karstiques fortement vulnérables aux pollutions, le Département du Doubs et l’Agence de l’eau Rhône Méditerranée Corse se sont associés au BRGM en 2015 pour mettre en place un réseau de surveillance de la qualité des eaux.

L’objectif du projet QUARSTIC est de rendre compte de l’état de la qualité des eaux de la Loue sur sa partie karstique (1 300 km²) par le suivi des flux hydriques, de nutriments et des matières en suspension à partir de cinq stations de suivi équipées spécifiquement.

Implantation de la station QUARSTIC en septembre 2015 pour un suivi de la qualité des eaux à la source de la Loue (© BRGM)

Implantation de la station QUARSTIC en septembre 2015 pour un suivi de la qualité des eaux à la source de la Loue. © BRGM

Contexte

La dégradation chronique de la qualité des eaux des rivières comtoises observée depuis plusieurs décennies s’est récemment traduite (depuis 2010) par des épisodes de mortalité piscicole dans les rivières de la Loue et du Doubs. Cette dégradation se manifeste par une augmentation récurrente de la température et de la minéralisation, et par une eutrophisation préoccupante. Les rivières comtoises ont la particularité d’être alimentées par des sources karstiques rendant complexe la compréhension des processus de transferts de pollution au sein de ce territoire aussi bien du point de vue spatial que temporel. En effet, les aquifères karstiques sont des hydrosystèmes fortement hétérogènes caractérisés par des modalités de transfert rapides (quelques heures seulement entre les zones d’infiltration préférentielles et l’exutoire) les rendant vulnérables aux pollutions. Il en découle des relations souvent peu explicites entre pressions anthropiques et conséquences environnementales.

Objectifs

Dans ce contexte, mieux comprendre les transferts à l’échelle du bassin versant nécessite, dans un premier temps, d’acquérir des données physico-chimiques par un suivi hautes fréquences aux différentes échelles de la source karstique et du bassin.

Le Département du Doubs et l’Agence de l’eau Rhône Méditerranée Corse se sont associés au BRGM en 2015 pour la mise en place d’un réseau de surveillance de la qualité des eaux sur la rivière Loue. L’objectif global du projet QUARSTIC est de rendre compte de l’état de la qualité des eaux de la Loue sur sa partie karstique (1 300 km²) par le suivi des flux hydriques, de nutriments, et des matières en suspension en différents points. Le projet, d’une durée de 3 ans, comprend 3 objectifs spécifiques : capter les variations physico-chimiques des eaux aux échelles temporelles de la crue, de la saison et du cycle hydrologique,  constituer et alimenter une base de données publique de ces paramètres qualité et disposer de moyens de prélèvements déjà opérationnels pour organiser des campagnes, y compris en urgence, de recherche de molécules particulières (polluants émergents, pesticides,…).

Programme des travaux

Durant la première année du projet, le réseau a été mis en place en instrumentant 5 sites localisés au droit de stations hydrométriques afin, in fine, d’estimer les flux qui transitent en différents points du bassin.

Deux sites permettent de suivre les flux à l’exutoire des deux principales émergences karstiques du bassin : les sources de la Loue et du Lison. Les trois autres sites permettent de suivre les flux en rivière sur le Doubs à Arçon, au niveau de pertes qui alimentent en partie la source de la Loue, sur la Loue à Vuillafans et sur la Loue à Chenecey-Buillon, à l’exutoire du bassin.

Localisation des stations du réseau QUARSTIC sur le bassin de la Loue dans le massif du Jura © BRGM

Localisation des stations du réseau QUARSTIC sur le bassin de la Loue dans le massif du Jura. © BRGM

Station QUARSTIC du Lison à Nans-sous-Sainte-Anne © BRGM

Station QUARSTIC du Lison à Nans-sous-Sainte-Anne. © BRGM

L’équipement de chaque station comprend une sonde multi-paramètres pour des mesures physico-chimiques en continu (température, pH, conductivité électrique (CE), turbidité, oxygène dissous (O2 diss.)) et un échantillonneur pour des prélèvements journaliers pour l’analyse des teneurs en nutriments (NO3, NO2, NH4, N Kjeldahl, PO4, Ptot), carbone organique total (COT) et les matières en suspension (MES).

La gestion des sites est assurée par le Syndicat Mixte de la Loue et l’une des tâches du BRGM a été d’assurer le compagnonnage du technicien en charge de la collecte des données. Le compagnonnage porte sur la gestion et la maintenance du réseau de surveillance (conditionnement des échantilons, calibration des sondes, entretien des sites).

La bancarisation et la validation des données est assurée par le BRGM. Cette tâche comprend le stockage des données dans une base locale pour validation avant diffusion sur le portail Eaufrance.

Résultats obtenus

En complément du suivi de base, opérationnel depuis fin 2015, il est prévu, sur un des sites, la mise en place en 2016 d’une sonde spectro-UV pour des mesures en continu de NO3, NO2, PO4, COT, MES, CE, température, turbidité, O2 diss., et pH. L’objectif est de tester la validité de cette sonde pour un suivi de la qualité des eaux en milieu carbonaté. Les résultats attendus portent sur l’acquisition de mesures hautes fréquences des paramètres chimiques afin de capter des dynamiques rapides non observables par un suivi classique à l’aide de préleveurs. L’autre intérêt est, à terme, de limiter le coût analytique d’un tel réseau en diminuant la fréquence des prélèvements et analyses en laboratoire. Cette phase de test permettra d’évaluer les performances de la sonde choisie et de valider son utilisation potentielle pour les autres sites du réseau QUARSTIC.

Une interprétation qualitative des données est prévue au premier trimestre 2017, suite à l’acquisition d’un premier cycle hydrologique complet. Cette tâche doit permettre d’optimiser la fréquence d’échantillonnage et des analyses chimiques. Une optimisation du réseau est également prévue au cours du projet en statuant sur la nécessité, ou non, de garder les préleveurs au profit d’un suivi automatique (sonde spectro-UV). L’identification des  stations à maintenir et des nouveaux points à instrumenter est également prévue.

Partenaires

Gestion du réseau : Syndicat Mixte de la Loue (Rurey)  
Analyses chimiques : Laboratoire Qualio (Besançon)