R. Cuinat, P. Bomassi, B. Bousquet, G. Joberton et A. Marty
Conseil Supérieur de la Pêche, 6ème Délégation Régionale “Auvergne-Limousin,” 84 Avenue du Puy-de-Dôme, 63000 Clermant-Farrand, France
RÉSUMÉ
Les centrales nucléaires de St-Laurent-des-Eaux et de Chinon utilisaient, pour leur refroidissement, 50 à 60 m3/sec d'eau de la Loire. Par quatre campagnes d'étude (1975 à 78) en Avril-Mai, accompagnées de marquages en amont, nous avons étudié, principalement à St-Laurent, où les pertes sont les plus importantes, le comportement et estimé le nombre, des saumoneaux (ou “smolts”) qui entrent dans les prises d'eau. A St-Laurent, ces nombres (530 à 3 300), ainsi que la proportion approximative par rapport à l'effectif total dévalant (0,5 à 8,5%), sont d'autant plus élevés que le débit de la Loire est plus faible en Avril-Mai. Ils constituent une estimation minimale des pertes, car ils ne concernent pas la totalité de la période réelle de dévalaison. 70% de ces saumoneaux sont rejetés à la Loire morts ou en mauvais état (sauf lorsqu'on procède à des pêches électriques de sauvetage dans les chambres d'eau). A défaut de pouvoir maintenant aménager dans les canaux de prise un exutoire vers l'aval, nous avons conseillé de protéger l'entrée du canal de St-Laurent par une longue drôme flottante, presque parallèle au courant principal (telle qu'elle existait déjà à Chinon), et munie d'un rideau de chaines. Un tel dispositif vient d'être installé par E.D.F.; son efficacité sera testée prochainement. Des suggestions techniques sont présentées, pour protéger plus surement de nouvelles prises d'eau éventuelles. Les données biomètriques et les évaluations quantitatives des contingent de saumoneaux, obtenues à l'occasion de ces campagnes, sont également présentée.
ABSTRACT
The nuclear power station of Saint Laurent des Eaux draws off (and subsequently pours back) 50 to 60 m3/sec of water from the Loire for cooling. During four successive study campaigns, from 1975 to 1978, we observed that many fish returned to the intake canal (width 80 m, length 100 m). This canal does not have a free outlet toward the downstream end. Many of the fish do not seem to be able to get out of it by swimming back upstream; they therefore let themselves be carried toward the water tanks where they are blocked by closely gridded frames before finally being thrown out with wastes. The small salmon (smolts) swimming downstream are affected to varying degrees by these water intakes, according to the ratio “Loire, extracted flow/total flow in May-June”: the numbers of smolt blocked were estimated, by season, at: 3 300 per “flow rates” = 40% (1976); 1160 per “flow rates” = 26% (1975); 530 and 570 per “flow rates” = 9% and 8,5% (1977 and 1978 respectively). Most of these blocked smolts died, or were extremely fatigued and their scales had come off except where removed by electrofishing. These populations account for approximately 1 to 8% of the estimated annual total smolt populations. Technical proposals were made by the C.S.P. to avoid such drawbacks to the intakes of future power stations. For Saint Laurent, E.D.F. has installed a partial screen set sidewise at the entrance of the canal and its effectiveness will have to be tested in the coming years. These study campaigns, combined with marking operations upstream (Allier River), have also provided various biometric data: 94% of smolts aged 1 + (size 11 to 20 cm, average 16,8); 6% aged 2+ (18 to 24,5 cm, average size 20,6 cm). The average speeds of travel downstream are usually between 10 and 30 km per day (maximum, 75 km/day). Very rough evaluations of total smolt populations have been attempted for 1975 to 1977.
INTRODUCTION
Le saumon (Salmo salar L.) de l'axe fluvial Loire-Allier rencontre des obstacles assez nombreux lors de sa remontée, au stade adulte, vers ses frayères, situées à une distance de 730 à 860 km de l'estuaire (Fig. 1). Ces obstacles, ainsi que la sur-exploitation, sont la cause principale de la réduction très sérieuse du niveau de population, passée, en un peu plus d'un siècle, d'une centaine de mille à un à deux milliers actuellement.
Fig. 1. Carte de bassin de la Loire.
Les obstacles à la migration de descente des juvéniles (“saumoneaux,” or “smolts”) semblent moins importants. Ils sont constitués par certaines microcentrales hydro-électriques et par le barrage de Vichy, sur l'Allier; et surtout, sur la Loire, par les prises d'eau des centrales nucléaires E.D.F. de St-Laurent-des-Eaux et de Chinon.
Les effets de ces deux centrales ont été étudiés depuis 1975; ceux de St-Laurent, s'avèrant les plus sérieux, ont été plus étudiés, dans les années suivantes (1976–78) que ceux de Chinon.
La présente étude fait suite aux rapports partiels déjà présentés par la 6ème Délégation Régionale du Conseil Supérieur de la Pêche: Cuinat et al. 1975, Bousquet et al. 1976, Joberton 1977, auxquels on se reportera pour trouver les informations détaillées.
SITUATION ET DESCRIPTION DES PRISES D'EAU
La Loire à St-Laurent-des-Eaux
La Centrale thermique nucléaire d'Electricité de France (E.D.F.) de St-Laurent-des-Eaux est située à 20 km en amont de Blois, sur la rive gauche de Loire.
Le fleuve, à cet endroit, a une largeur de 250 à 350 m et une pente très faible; ses eaux sont de qualité assez médiocre.2
À Blois (plus de 100 années d'observation), le débit moyen annuel est de 360 m3/sec; les débits moyens mensuels décroissent régulièrement de Janvier (560 m3/sec) à Août (119 m3/sec). Les valeurs pour Avril et Mai, où se situe le maximum de la dévalaison des saumoneaux, sont en Tableau 1.
Les débits d'Avril et Mai ont été particulièrement faibles en 1976, et plutôt importants en 1977 et 78.
La température de la Loire est très irrégulière dans cette période: de 7 à 20°C en 1975, 9,5 à 22 en 1976, 8,5 à 19,5 en 1977, et 9,4 à 19,5 en 1978.3
3 Relevés de températures fournis par E.D.F.
Tableau 1. Débits de la Loire à Blois (m3/sec).
| Avril | Mai | Débits journaliers extrèmes observés (Avril ou Mai) | |
| Débit moyen (100 ans) | 493 | 375 | - |
| 1975a | 480 | 225 | 200–580 |
| 1976a | 155 | 133 | 105–170 |
| 1977a | 564 | 818 | 350–2 360 |
| 1978a | 704 | 670 | 523–1 080 |
Les Prises d'Eau
Comme celle de Chinon, la centrale de St-Laurent-des-Eaux utilisait, dans la période d'étude, un important débit d'eau de Loire (≃60 m3/sec) pour le refroidissement secondaire des condenseurs (4 tranches de réacteurs). Le système de prise d'eau comportait les dispositifs suivants (voir Figs. 2 à 4):
Un canal de prise dont l'axe était très légèrement oblique par rapport à la direction générale du courant dans la Loire (formant une boucle vers la droite à ce niveau), de largeur 80 m et de faible longueur (78 m et 130 m, mesurés en rives droite et gauche). Un seuil en béton, barrant le fleuve à l'aval immédiat de l'entrée du canal, assure le maintien d'un niveau d'eau minimum pour la dérivation.4 Ce canal se termine, à l'aval, par un écran de protection, perpendiculaire à son axe; il est constitué de grilles à barreaux (ou “fanons”) verticaux, d'espace 5 cm, périodiquement débarrassées des branches et autres épaves par un dégrilleur mobile sur rails.
Protégées par ces grilles, quatre prises d'eau submergées, aboutissant chacune, par un tunnel de quelques mètres de longueur, à un “chambre d'eau” souterraine en béton. Cette chambre contient un tambour, de diamètre = 7 m, constitué par un grillage fin (maille = 5 mm) sur une carcasse métallique. L'eau tamisée pénétrant dans ce tambour est pompée dans une canalisation intérieure, parallèle à l'axe due tambour, pour être acheminée dans les circuits d'utilisation. Les matériaux en suspension restent plaqués à la face extérieure du tambour. Celui-ci tourne lentement (soit continuellement, soit par intermittence). Les débris ainsi amenés hors de l'eau sont alors décollés du grillage par des jets d'eau sous forte pression provenant de l'intérieur de ce tambour; ils tombent dans une goulotte tengeantielle puis sont renvoyés à la Loire (à l'aval immédiat du seuil), avec l'eau de nettoyage, par des caniveaux.
Les eaux dégrillées, après utilisation dans les circuits de refroidissement, sont rejetées à la Loire plus en aval. Nous n'avons pas étudié les effets du réchauffement qu'elles induisent dans ce fleuve.
MÉTHODES D'OBSERVATION UTILISÉES
Les techniques d'étude les plus diverses ont été utilisées, selon les années d'observation. Détaillées dans les rapports partiels précédents, nous ne faisons ici que les résumer.
Déversement de Saumoneaux Marqués
Il s'agissait de jeunes saumons au stade smolt ou pré-smolt, soit sauvages (âge 1+ et 2+) soit le plus souvent d'élevage (âge 2+) provenant de la Salmoniculture du Conseil Supérieur de la Pêche à Augerolles, libérés le plus souvent dans l'Allier—à Vieille-Brioude (43) ou à Vichy (03)—et exceptionnellement dans la Loire, à 6 km en amont de St-Laurent. Dans les quatre campagnes d'étude (75 à 78), un total de 48 000 sujets environ a été marqué, par ablation de nageoire (≃23 000) ou étiquette dorsale numérotée (≃25 000). La taille de ces saumoneaux était presque toujours comprise entre 13 et 25 cm, et ne différait pas sensiblement de celle des sujets sauvages non marqués.
Le marquage par étiquette dorsale introduit certainement un biais dans les estimations, du fait qu'il tend à affaiblir les poissons et à augmenter leur taux de mortalité, dans des proportions qui ne sont pas connues. L'ablation de nageoire a par contre des effects très minimes, mais ne permet pas d'identification individuelle.
Observations au Niveau de la Centrale
a) Les périodes d'observation ont été:
en 1975: du 29 Avril au 22 Mai, soit 24 jours;
en 1976: du 10 Avril au 31 Mai, avec trois interruptions de quelques jours, soit 49 jours;
en 1977: du 5 Avril au 27 Mai, avec sept interruptions, soit 36 jours;
en 1978: du 3 Avril au 12 Mai, avec deux interruptions, soit 27 jours.
Fig. 2. Plan schématique de la prise d'eau à St-Laurent-des-eaux.
Fig. 3. Plan schématique de la prise d'eau de Chinon.
Ces observations ont été effectuées de différentes façons:
b) Recueil, par épuisettes placées dans les caniveaux, des poissons expulsés des tambours avec les déchets. Réalisé, de jour comme de nuit, en 1975, il a été abandonné ensuite, au profit d'autres méthodes qui s'associaient à un sauvetage d'au moins une partie des poissons.
c) Recueil, à la main, des poissons plaqués contre les tambours, avant leur passage devant la rampe de nettoyage: elle n'est utilisable pratiquement que lorsque la rotation des tambours peut être commandée par l'observatuer luimême.
d) Pêches électriques5 dans les chambres d'eau: cette méthode s'est avérée la moins contraignante en personnel (la présence d'observateurs n'est plus nécessaire en permanence) et la moins traumatisante pour les poissons, dont une notable partie pouvait ainsi être sauvée.
e) Tous les sujets recueillis étaient mesurés et examinés (détection des marques éventuelles); une partie des morts a été autopsiée (contenu stomacal, sexe, prise d'écailles…).
Certaines expériences ont aussi été pratiquées: pêches électriques dans le canal, immersion de sujets marqués dans ce canal ou dans les chambres d'eau, afin de mieux analyser le comportement des saumoneaux dans ces dispositifs.
Fig. 4. Schéma simplifié d'une prise d'eau (St-Laurent-des-eaux et Chinon). Pêche électrique: 1 = électrode; 2 = épuisette. Autres observations: 2 = récupération des poissons sur les tambours; 3 = observations; 4 = récupération des rejets (déchets, poissons) avec l'épuissette.
f) Du fait que les observations n'ont jamais pu être totales, divers calculs ont été effectués pour estimer les passages de saumoneaux avant ou après les périodes d'étude, entre les heures d'échantillonnage, etc.
L'efficacité des contrôles a pu être estimée à:
25% pour la campagne 1975 (292 sujets observés);
88% pour la campagne 1976 (2 908 sujets observés);
83% pour la campagne 1977 (441 sujets observés);
11% pour la campagne 1978 (69 sujets observés).
Les effectifs estimés, à partir de ces observations et de ces efficacités, valent chaque année pour la période d'échantillonnage seulement. Divers témoignages ont indiqué que des saumoneaux sont passés chaque année en dehors de ces périodes (avant, et éventuellement après).
Les marquages ont été réalisés par le personnel organique et par des stagiaires ou des chargés d'études de la 6ème Délégation Régionale du Conseil Supérieur de la Pêche. Pour les observations à la Centrale, ce personnel a été aidé par des Gardes et Gardes-Chefs de la Délégation Régionale de Poitiers et des départements riverains de la Loire et de l'Allier.6 Monsieur Richard, Président de la Fédération des A.P.P. du Loir-et-Cher, a beaucoup facilité l'hébergement sur place de ce personnel. Une partie des frais occasionnés par ces campagnes d'étude a été prise en charge par le Ministère de l'Environnement. Les responsables d'E.D.F., et notamment Messieurs les Directeurs des Centrales de St-Laurent-des-Eaux et de Chinon, nous ont accordé toute les autorisations voulues pour pratiquer les observations aux prises d'eau.
5 Courant continu, 350 à 400 V et 3,5 à 5 A.
6 Indre-et-Loire, Loiret, Cher, Allier et Puy-de-Dôme.
OBSERVATIONS CONCERNANT LA DÉVALAISON, LA BIOMÉTRIE ET LES EFFECTIFS DES SAUMONEAUX
Avant d'exposer nos constations sur les effets des prises d'eau sur la dévalaison, nous résumons les observations d'order biométrique que les campagnes 1975, 76 et 77 (associées avec des marquages et, en 1976, avec des piégeages à Vieille-Brioude, sur la partie supérieure de l'Allier) nous ont également permis de réaliser.
Tableau 2. Tailles et âges des saumoneau.
| Année de dévalaison | 1975 | 1976 | 1977 | Ensemble | |
| Age 1+ | Taille moyenne | 172 | 170 | 152,7 | 168,5 |
| Écart-type | - | 11,2 | 13,3 | ||
| Age 2+ | Taille moyenne | 203 | 207 | 203,1 | 205,9 |
| Écart-type | - | 13,5 | 12,8 | ||
| Tous âges mélangés | Taille moyenne | 177,4 | 172,8 | 157,0 | 171 |
| Tailles extrèmes | 140–250 | 115–320 | 105–270 | 105–320 | |
Tailles et Âges des Saumoneaux
La population migrante est constituée en grosse majorité (94%) de sujets d'âge 1+ (14–15 mois); le reliquat (6%) est d'âge 2+; les 3+ sont pratiquement inexistants (0,2%).
Les 1+ mesurent en moyenne 16,8 cm, et les 2+, 20,6 cm. Mais ces tailles (longueurs totales, en mm) varient selon les années, celles de 1977 étant significativement inférieures aux deux précédents années, comme le montre Tableau 2.
L'examen des écailles montre, surtout chez les 1+, une reprise de croissance très importante après l'anneau d'hiver. Ceci est à rapprocher de fait que les saumoneaux 1+ qui arrivant à St-Laurent-des-Eaux en fin de période sont très significativement plus grands que ceux arrivant au début.
Vitesse et Période de Dévalaison
Depuis les lieux de déversement dans l'Allier, les saumoneaux dévalent presque tous à des vitesses comprises entre 10 et 30 km par jour (jusqu'à 70 km/j. pour certains); les sujets sauvages semblent descendre plus rapidement que ceux d'élevage.
La dévalaison semble commencer, selon les années, au milieu ou à la fin Mars, et devient très peu intense à partir de la fin Mai. Elle semble le plus souvent maximale entre le 10 Avril et le 20 Mai.
Effectifs de Saumoneaux
Nous avons tenté d'appliquer la méthode d'estimation par “marquages-recaptures,” pour évaluer le contingent total (sauvages + élevages) de sujets dévalant, soit:
entre 18 000 et 49 000 en 1975
entre 30 000 et 59 000 en 1976
entre 33 000 et 108 000 en 1977
(pas d'estimation en 1978). Ces résultats7 sont probablement supérieurs à la réalité, du fait de divers biais (mortalités ou non dévalaisons accrues chez les sujets marqués).
Sexe
Les femelles semblent dominer (71%), mais la faiblesse de l'échantillon (48) ne permet pas de dire que le sex-ratio est significativement différent de 1/1.
Régime Alimentaire
La plupart des saumoneaux ont consommé des diptères adultes, et parfois des larves d'insectes (surtout hydropsychidae); les estomacs de sujets d'élevage contiennent souvent des fragments de végétaux.
7 Il s'agit des limites de confiance à 95% des estimations.
OBSERVATIONS SUR LES EFFETS DES PRISES D'EAU
Entrée et Comportement dans le Canal
Une certaine proportion des saumoneaux, fonction du rapport “débit prélevé/débit total Loire,” entre dans le canal. Les fanons, bien qu'assez espacés pour que ces poissons puissent passer, ont certainement un effet dissuasif: certains sujets attendent à l'amont immédiat, d'autres semblent chercher un passage le long de cet écran. Toutefois, la turbidité de l'eau ne permettait de voir qu'une faible partie des poissons.8
Une partie des saumoneaux ressort du canal (60% lors d'une expérience en 1976). Les autres, après une attente qui va de quelques heures à une quinzaine de jours, finissent par traverser ces fanons, et arrivent dans les chambres d'eau.
Comportement dans les Chambres d'Eau
Selon le débit de la Loire et les courants qui s'établissent dans le canal, certaines chambres d'eau recoivent systématiquement plus de saumoneaux que d'autres. Malgré les turbulences importantes qui y régnent, la plupart des poissons peuvent y séjourner plusieurs jours (maximum observé: 11 jours). Ils ne semblent pas pouvoir en ressortir par retour vers l'amont, probablement du fait du courant trop rapide dans les tunnels d'amenée. Beaucoup se tiennent près de la surface, ce qui facilite leur capture à la pêche électrique (si on effectue une pêche électrique chaque jour, on peut ainsi sauver9 environ 90% des saumoneaux). Les subjets, probablement lorsqu'ils sont épuisés, finissent par se laisser plaquer contre le grillage du tambour; ils sont alors remontés lorsque ce dernier se met en rotation. Ils perdent beaucoup d'écailles en se débattant à l'air libre, puis en subissant le jet de la rampe de nettoyage. Ainsi, les poissons éjectés avec les déchets sont soit morts (≃25%), soit “abîmés” (≃50%); compte-tenu de leur état de fatigue et du retard avec lequel ils parviendront en eau salée, ces derniers ont de très faibles chances de survie. Ainsi, 70 pour cent environ des sujects entrés dans les chambres d'eau sont à considérer comme perdus.
Nombre de Saumoneaux Entrainés dans les Chambres d'Eau
Nous avons pu estimer ces nombres (N) à:
| > | 1160 en 1975 | (29 Avril-22 Mai), |
| 3305 en 1976 | (10 Avril-31 Mai), | |
| 531 en 1977 | (5 Avril-27 Mai), | |
| > | 612 en 1978 | (3 Avril-12 Mai). |
Ces données sont assez fiables pour les années 1976 et 77, où les échantillonnages ont été pratiqués de façon très intensive; elles le sont beaucoup moins pour 1975 et 1978.
On a également calculé les “taux d'arrêt” (p) pour les divers lots de sujets marqués déversés; soit n/M, où M = nombre de saumoneaux marqués et libérés dans l'Allier, et n = nombre de poissons de ce lot observé dans les chambres d'eau (corrigé en fonction du taux d'efficacité des observations).
Du fait qu'une partie des marqués déversés sont morts ou n'ont pas dévalé dans la période d'observation, ces “taux d'arrêt” ne donnent qu'une indication minimale, certainement sous-estimée, de la proportion “saumoneaux piégés dans les prises d'eau/contingent total arrivant à St-Laurent.” Le taux d'arrêt a été évalué à:
3,3% en 1975,
7,6% en 1976,
0,5 à 1% en 1977,
0% en 1978
(sur 6 200 marqués libérés dans l'Allier du 22-2 au 14-3, aucun n'a été observé parmi les 69 poissons observés en Avril-Mai a St-Laurent).
Pour chacune de ces quatre années, nous avons calculé le rapport R = “débit prélevé par la centrale/débit moyen de la Loire,” dans la période d'observation10 (Fig. 5).
Nombre capturé et taux d'arrêt paraissent bien correlés avec ce rapport. Tout se passe comme si les risques pour les poissons d'entrer dans les prises d'eau augmentaient en même temps que la proportion du débit absorbé par ces prises.
Rappelons que ces résultats ne portent que sur une partie de la période de dévalaison. Les nombres réels (absolus et relatifs) de saumoneaux arrêtés par cette centrale sont certainement supérieurs à ceux présentés ci-dessus, compte-tenu de la durée totale de la migration: il faut probablement les doubler pour l'année 1975, et les multiplier par 1,2 à 1, 5 pour les trois autres années.
10 Soit Mai en 1975, et Avril et Mai en 1976, 77 et 78
Effets sur les Autres Poissons
Quinze autres espèces de poissons ont été observées dans les rejets des tambours. D'après les observations en Mai 1975 et en Avril-Mai 1976, la moyenne rejetée par 24 heures serait de 365 poissons, pesant en tout 7,15 kg. Des contrôles partiels réalisés à différentes saisons ont montré que ces rejets se poursuivaient toute l'année. Le total annuel est donc probablement d'une à deux centaines de milliers de poissons, pesant au total deux à trois tonnes.
Le pourcentage de morts parmi les poissons rejetés est très important chez les cyprinidés (≃90%) (qui perdent le plus facilement leurs écailles), un peu moindre chez les percidés (≃65%), et d'environ 30% chez les truites; sur l'ensemble, il est de l'ordre de 84%. Contrairement aux saumoneaux, dont la dévalaison correspond à un comportement actif, une notable proportion des poissons d'autres espèces sont déjà en état de décomposition lorsqu'ils sont éjectés: ils étaient sans doute déjà morts avant d'être entraînés dans les chambres d'eau.
Fig. 5. Relation entre l'absorption de saumoneaux et l'importance relative du débit prélevé à St-Laurent, en Avril-Mai (Mai seulement, en 1975).
Il est probable que beaucoup de ces poissons, morts ou abîmés, sont consommés par les sandres, extrèmement nombreux à l'aval immédiat de la centrale (notamment dans la zone réchauffée).
MOYENS ENVISAGEABLES POUR RÉDUIRE LES PERTES DE POISSONS AUX PRISES D'EAU
Comparaison avec la Centrale Nucléaire de Chinon
Les nombres (et les taux d'arrêts) de saumoneaux que nous avons estimés à la centrale de Chinon, en 1975, 1976 et 1977, sont 5 à 10 fois moindres, bien qu'elle prélève un débit presque aussi important (50 m3/sec en 1975 et 1976, environ 25 en 1977).11
Cette différence peut s'expliquer, au moins partiellement, par les dispositifs placés à l'entrée du canal de Chinon (Fig. 2):
une drôme flottante, très longue et presque parallèle à l'axe du fleuve, empêchant les épaves de pénétrer dans le canal;
plus à l'aval, une passerelle sur flotteurs, légèrement oblique.
Disposés à l'amont du canal, ces deux dispositifs avaient toutes chances de dévier vers la Loire une partie des saumoneaux (du moins ceux nageant près de la surface). Il n'en était certainement pas de même pour le 3ème: “écran à filins suspendu,” installé dans le canal lui-même, peu tendu et peu oblique.
Moyens Applicables à la Prise d'Eau Existant à Saint-Laurent
Tout nos observations, à Saint-Laurent ou à la microcentrale de Vieille-Brioude sur l'Allier, ont démontré que des grilles, même franchissables (espace 5 à 8 cm), constituaient une barrière sensorielle efficace pour la majorité des saumo-neaux; ceux-ci cherchent alors un passage libre; s'ils le trouvent, ils poursuivront leur dévalaison; s'ils ne le trouvent pas, ils reviendront devant ces grilles et, plus ou moins fatigués, ils finiront par les franchir.
Le problème, à St-Laurent, réside dans l'absence d'un passage libre autre que le retour en arrière (en remontant le courant du canal).
La première solution envisageable était donc d'ouvrir un exutoire latéral dans ce canal, par où une partie des poissons auraient pu rejoindre la Loire. Elle a été écartée, comme trop coûteuse, la rive droite du canal étant bétonnée.
Fig. 6. Schéma-type pour des prises d'eau en bordure de rivière (efficacité optimale).
La seconde consistait à placer dans la Loire, à l'amont de l'entrée du canal, un écran de dissuasion, formant un angle très faible avec le courant principal (du moins en période de débit normal du fleuve). C'est cette solution qui a été retenue par E.D.F.: elle a mis en place, en 1979, une drôme flottante (analogue à celle de Chinon), mais comportant un rideau de chaînes (cité par Brett et Alderdice, 1958). L'efficacité de ce dispositif sera testée prochainement par le Conseil Supérieur de la Pêche (Délégation Régionale de Poitiers), avec l'aide financière d'E.D.F. Au cas où elle ne s'avèrerait pas satisfaisante, il serait nécessaire de procéder au sauvetage des saumoneaux par pêche électrique dans les chambres d'eau, comme nous l'avons fait en 1976 et 1977; et cela jusqu'à ce que l'efficacité de la drôme ait pu être améliorée.
Moyens Applicables lors de la Réalisation de Prises d'Eau Nouvelles
Si, dès le stade du projet, on prenait en compte la “contrainte poissons,” on pourrait prévenir beaucoup plus efficacement les entrées de saumoneaux, et ceci probablement sans surcoût ni dépenses de fonctionnement appréciables. Nous présentons, aux Figs. 6 à 8, quelques suggestions, applicables dans des situations assez diverses. Toutes sont basées sur les principes suivants:
Mettre à profit les dispositifs qui sont de toutes façons nécessaires pour protéger la prise contre les épaves et les débris divers:
drôme flottante: elle peut écarter une partie des saumoneaux qui dévalent près de la surface;
fanons: dissuadent les poissons à tous niveaux, pourvu qu'ils soient espacés de moins de 8 cm environ;
dégrillage fin: obstacle total pour les poissons qui auraient franchi les précédents.
Disposer ces écrans le plus tangeantiellement possible au courant principal (angle toujours inférieur à 45°), de façon à les conduire rapidement vers l'exutoire.
Tourjours ménager un exutoire pour que les saumoneaux puissent trouver une voie libre sans avoir à remonter le courant; cet exutoire ne doit pas effrayer le poisson (courant trop rapide ou turbulences excessives, obstacles visuels …); le meilleur exutoire possible est constitué par le cours d'eau lui-même, ce qu'on peut obtenir en placant les fanons non pas en fond de canal, mais dans le prolongement de la berge du fleuve, ou très peu en retrait (Fig. 6). Dans ce cas, le rapport “débit exutoire/débit prélevé” se situe toujours à la valeur maximalle possible. Dans les chambres d'eau elles-mêmes, une sortie d'eau brute devrait être prévue, avec possibilité d'en règler le débit selon les besoins.
N'envisager les “écrans spécifiques”—sonores, visuels (rideaux de bulles…), mécaniques (chaînes, “louvers”), électriques, etc.—dont l'efficacité n'est pas toujours certaine, qu'en complément ulltérieur éventuel, au cas où les dispositions précédentes s'avèreraient ne pas suffire.
Fig. 7. Schéma-type pour des prises d'eau à canal d'amenée court.
Fig. 8. Schéma-type pour des prises d'eau à canal d'amenée. A: grilles parallèles à l'axe du canal. B: grilles inclinées.
Remarquons que ce problème sera d'autant moins difficile à résoudre désormais, sur la Loire, que les nouvelles installations électro-nucléaires seront refroidies en “circuit fermé” (tours d'évaporation), ce qui nécessitera des prélèvements d'eau beaucoup moins importants.
CONCLUSION
Malgré l'ampleur des moyens en personnel mis en oeuvre pour cette étude, les résultats obtenus ne peuvent être considérés que comme des ordres de grandeur:
La proportion du contingent de saumoneaux absorbée par les prises d'eau dépend considérablement du rapport “débit prélevé/débit total de la Loire,” dans la période de dévalaison.
Compte-tenu des biais expérimentaux, et des périodes d'échantillonnage toujours plus courtes que les périodes de dévalaison, les résultats présentés dans ce rapport constituent une estimation minimale de la réalité. Il est très probable que la proportion de saumoneaux absorbée est en fait comprise entre 0,5 et 1,5% en 1977 et 1978, où les débits en Avril-Mai étaient assez importants, entre 5 et 8% en 1975, où les débits étaient moyens, et entre 9 et 11% en 1976, où les débits étaient faibles.
Le nombre réel de saumoneaux absorbé était, lui, probablement compris entre 630 et 900 en 1977 et 1978, entre 1 700 et 3 000 en 1975, et entre 4 000 et 5 000 en 1976.
Compte-tenu de l'état (morts, abîmés ou fatigués) dans lequel se trouvent les poissons après éjection hors des prises d'eau, 70% environ des contingents de saumoneaux absorbés sont à considerer comme perdus. Notons que ce taux a pu être considérablement réduit lors des campagnes 1976 et 1977, où les échantillonnages étaient assortis de “sauvetages.”
Dans la situation difficile où se trouve maintenant la population de saumons de l'axe Loire-Allier, ces pertes à la centrale de St-Laurent (auxquelles s'ajoutent celles, moins importantes, observées à la centrale de Chinon), ne peuvent être considérées comme négligeables.
On peut regretter que ce problème n'ait pas été pris en considération lors de la conception de ces deux centrales, dont les canaux “en cul de sac” constituent de véritables “pièges à saumoneaux”; il serait maintenant très coûteux de modifier ces installations pour supprimer ces nuisances. On peut au moins espérer que la drôme de protection, munie de chaînes, installés récemment par E.D.F. à St-Laurent, les réduira sensiblement.
Les observations faites lors de ces trois campagnes, jointes à l'importante bibliographie existant actuellement sur le comportement des saumoneaux, permettraient de résoudre efficacement ce problème dans les installations futures, pourvu que leurs systèmes de prise d'eau et de dégrillage soient, au départ, conçus et disposés en tenant compte de ces poissons.
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES
Bousquet B., A. Marty et R. Cuknat. 1975 Effets des prises d'eau de deux centrales nucléaires (St-Laurent et Chinon) sur les poissons autres que le saumon et conclusions générales: premières observations (printemps 1975). CSP, 6ème DR., polyc., 13 p. + tabl. et fig.
Brett J.A. and D.F. Alderdice. 1958 Research in guiding young salmon at two British Columbia field stations. Fish. Res. Board Can., 117:1–61.
Cuinat R., A. Marty et B. Bousquet. 1975 Effets des prises d'eau de deux centrales nucléaires (Saint-Laurent et Chinon) sur la migration des jeunes saumons en Loire: premières observations (printemps 1975). CSP, 6ème DR., polyc., 17 p.
Jobertson G. 1977 Les prises d'eau des centrales nucléaires sur la Loire et la dévalaison des jeunes saumons de 1975 à 1977—Mémoire D.A.A., ENSA Rennes. CSP, 6ème DR., polyc., 41 p. + fig. et tabl.
H. DÉCAMPS
Conseil Supérieur de la Pêche, 6ème Délégation Regionale pour Auvergne-Limousin, 84 Avenue du Puy-de-Dôme, 63000 Clermont-Ferrand, France
RÉSUMÉ
L'étude des influences indirectes issues de l'utilisation du bassin versant sur les conditions de vie dans les eaux continentales doit être considérée comme essentielle. À ce jour, il n'existe qu'une information insuffisante sur l'impait des apports diffus sur la vie aquatique et la pêche. Un programme d'ensemble est necessaire pour assurer la protection des milieux aquatiques.
ABSTRACT
Studies of activities in the drainage area as related to inland waters are essential. At this time little information is available how diffuse land activities relate to aquatic life and the fishery. A comprehensive program is needed to insure protection of the aquatic environments.
INTRODUCTION
On sait que l'utilisation des bassins versants modifie, par apports diffus, la qualité des eaux continentales. De nombreux travaux ont été publiés sur ce sujet à la suite de l'étude de Vollenweider (1968) sur les causes de l'eutrophisation. On sait aussi que, par contrecoup, les populations de poissons sont affectées. Cependant, la connaissance des relations entre l'utilisation du bassin versant et les populations de poissons repose sur des hypothèses ou sur des observations empiriques, plutôt que sur des preuves expérimentales. Aussi la tentation est-elle grande, dans un rapport tel que celui-ci, d'élargir la discussion à l'ensemble de l'écosystème aquatique.
Il paraît préférable, dans le cadre de ce colloque, de s'en tenir strictement aux effets sur les populations de poissons. Ces effets sont souvent indirects, complexes et les informations dont nous disposons sont réduites. Elles se rapportent à trois types essentiels d'occupation de l'espace: forestier, agricole, urbain.
LES APPORTS DIFFUS
En fait, les apports diffus résultent de l'étroite interdépendance des eaux douces et de leur bassin versant (Hynes 1975); ils sont accrus par de nombreuses activités humaines. Deux points doivent être soulignés:
La limite entre apports diffus indirects et ponctuels directs est artificielle et souvent difficile à établir. Une même activité, par exemple le développement de l'irrigation, est à l'origine des deux types d'impact (cf. Tableau 1).
Il peut paraître superflu, à une époque où l'homme bouleverse aussi brutalement les conditions de vie dans les eaux continentales (rejets toxiques, édifications de barrages…), de s'attacher à l'étude d'influences indirectes issues de l'utilisation du bassin versant. Cependant, nous devons considérer ces influences comme essentielles. Plus insidieuses et souvent moins spectaculaires que les influences ponctuelles, elles ont des effets au moins aussi importants et se sont exercées bien avant l'époque industrielle. Par ailleurs, les influences diffuses s'appliquent à la totalité des réseaux hydrologiques, y compris les zones de l'amont et les eaux souterraines.
EXTENSION DES ZONES URBAINES
Par imperméabilisation de vastes étendues, l'extension des zones urbaines transforme les caractéristiques hydrologiques des bassins versants. Les coefficients d'écoulement augmentent et les temps de réponse deviennent plus rapides après les pluies. Aussi l'urbanisation d'un bassin versant peut-elle transformer un petit ruisseau en gros torrent par temps d'orage. Bethemont (1977) cite le cas de l'urbanisation rapide du Val d'Oise qui a fait passer la crue naturelle décennale d'une petite rivière, le Croult, de 10 m3/sec à environ 45 m3/sec par suite de la multiplication des routes, des toits et des écoulements urbains; la progression de l'urbanisation laisse prévoir des valeurs égales à 60 m3/sec en 1985 et à 90 m3/sec en l'an 2000.
Tableau 1. Utilisation du bassin versant affectant les ressources piscicoles dans les eaux continentales (d'après Johnson 1978).
Urbanisation: égouts, altération des rivages des lacs et cours d'eau. Forêts: déboisement, abattage, scieries, barrages, curages de cours d'eau. Agriculture: occupation des terres (déboisement, drainage des terres humides, abaissement des niveaux des lacs), drainage et irrigation, fertilisation (produits chimiques, engrais), barrages broutage, cultures, pompage de l'eau du sous-sol. Traitements industriels: effluents, rejets thermiques, barrages, pollution atmosphérique. Energie: canalisations, barrages, manipulations de débits, turbines, rejets thermiques, radioactivité. Mines et gravières: rejets, bouleversements du fond des cours d'eau et lacs, lavages. Transport: routes et rail, construction, canalisation, systèmes barrages—canaux, conduites. Loisirs: égouts individuels, biocides, canots à moteur. Activités militaires: explosifs. Aménagement de l'eau: barrages, manipulations des débits, dérivations. Aménagement pour gibier d'eau: réservoirs, fertilisation, transformation des débits. Pêcheries: exploitation, introductions, aménagements expérimentaux, biocides, maladies. |
On a pu craindre, en certaines régions, l'influence néfaste du salage hivernal des routes. Toutefois, ces sels ne se retrouvent généralement que sous de faibles concentrations dans les eaux de surface (Javet 1973; Timmermans 1975).
CONCLUSION
Toute utilisation du bassin versant est susceptible de se répercuter sur les milieux aquatiques et les poissons. Pour tirer les leçons de cet état de fait, nous reprendrons en grande partie les conclusions que Johnson présente à ce colloque.
Si quelques progrès sont réalisés çà et là pour protéger les ressources en poissons, lors des opérations forestières par exemple, il manque encore un programme d'ensemble pour la protection des milieux aquatiques. Il faudrait accélérer l'identification des ressources présentes et mieux connaître ce qui risque encore d'être sauvé. Trop souvent, les études d'impact et les plans d'utilisation des terres sont réalisés avec des moyens réduits, sur des périodes de temps trop courtes et sans personnel compétent en ce qui concerne la pêche.
A tous les niveaux, il n'existe qu'une information insuffisante sur ces problèmes. Nous reprendrons ici la conclusion de Pister (1976): “Unless and until the common task of teaching the public how to modify economic activities for conservation purposes is accomplished, whatever else we do in the management of fish and wildlife resources is in the long run irrelevant.”
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES
Belamie, R. et G. Leynaud. 1973 Mécanismes de transfert des pollutions par voie hydrique. Rôle du territoire rural et des activités agricoles. CIGREF:19 p.
Bethemont, J. 1977 De l'eau et des hommes. Essai géographique sur l'utilisation des eaux continentales. Bordas: 280 p.
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Huet, M. 1951 Nocivité des boisements en Epicéas (Picea excelsa Link.) pour certains cours d'eau de l'Ardenne Belge. Verh. Internat. Verein. Limnol., 11:189–197.
Hynes, H.B.N. 1975 The stream and its valley. Verh. Internat. Verein. Limnol., 19:1–15.
Javet, P. 1979 Le salage hivernal des routes et ses conséquences sur la faune. T.O.S., 79:42–43.
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Pister, E.P. 1976 A rational for the management of nongame fish and wildlife. Fisheries, 1(1):11–14.
Timmermans, J.A. 1975 Les effets du chlorure de calcium dans le milieu aquatique. Trav. Stn. Rech. Groenendaal, Série D, 44:11–19.
Vollenweider, R.A. 1968 The scientific basis of lake and stream eutrophication, with particular reference to phosphorus and nitrogen as eutrophication factors. Technical Report DAS/DSI/68-27 OCDE, Paris.
Young, L.A. et H.P. Nicholson. 1951 Stream pollution resulting from the use of organic insecticides. Prog. Fish-Cult., 13.
A. Detollenaere et J.-C. Micha
Laboratoire Écologie Eaux Douces, Facultés Universitaires N.-D. de la Paix, Rue de Bruxelles 61, B-5000, Namur, Belgique
RÉSUMÉ
Les rejets thermiques de la centrale nucléaire de Tihange varient de 180 Mcal/sec à 400 Mcal/sec selon les conditions de température et de débit, ce qui provoque, en général, un réchauffement de 2 à 3°C de l'eau de la Meuse. Toutefois, pendant la période d'étiage, cette différence augmente et atteint un maximum de 6°C. Les prélèvements périodiques de poissons de la Meuse révèlent la présence de 17 espèces aussi bien en amont qu'en aval de la centrale nucléaire. L'étude du cycle de reproduction d'une espèce abondante, le gardon Rutilus rutilus, met en évidence une accélération du cycle de la gamétogenèse. En 1977, la reproduction du gardon s'effectue 20 jours plus tôt en aval de la centrale. L'évolution des rapports gonado-somatiques des mâles et des femelles et la maturation des testicules (présence de spermatozoïdes) confirment ce décalage en aval. Le développement et le poids des ovaires est plus important chez les femelles capturées en aval, ce qui traduit une plus grande fécondité. Par contre, l'évolution de la charge en GTH hypophysaire ne permet pas de déceler un effet réel du réchauffement de l'eau par la centrale nucléaire.
ABSTRACT
The thermal wastes from the nuclear plant of Tihange range between 180 Mcal/sec to 400 Mcal/sec depending on temperature and discharge conditions, which in general causes a 2° to 3°C rise in the water temperature of the Meuse river. However, during the low water season the difference increases, reaching a maximum of 6°C. Periodic sampling of fish from the Meuse show the presence of 17 species both upstream and downstream from the nuclear plant. A study of the reproductive cycle of an abundant species, the roach Rutilus rutilus shows an acceleration of the gametogenetic cycle. In 1977 roach reproduction occurred 20 days earlier downstream from the plant. The evolution of gonado-somatic relations of males and females and maturation of testicles (presence of spermatozoids) confirms this time difference downstream. Ovary development and weight is higher in females captured downstream, reflecting higher fertility. On the other hand, the evolution of the hypophysis/pituitary GTH load does not allow us to demonstrate a real effect of rise in water temperature due to the nuclear plant.
INTRODUCTION
Depuis quelques années, les centrales électriques nucléaires se multiplient en Europe et il est probable, que dans un avenir proche, leur nombre augmente sérieusement. Etant donné la dimension nouvelle des puissances installées ponctuellement (plusieurs milliers de MWe), la pollution thermique qu'elles engendrent dans les cours d'eau va provoquer des modifications d'environnement qui vont certainement se répercuter sur les populations piscicoles.
C'est pourquoi, depuis août 1975, le laboratoire d'Écologie des Eaux Douces a entrepris, en collaboration avec le Centre d'Étude Nucléaire de Mol, l'Institut d'Hygiène et d'Épidémiologie du Ministère de la Santé Publique à Bruxelles, et le Programme de Recherche et Développement de la Communauté Économique Européenne en matière d'Environnement, l'étude des populations piscicoles de la Meuse en amont et en aval de la centrale nucléaire de Tihange. Ce site de Tihange est particulièrement intéressant par le fait que la Meuse présente une succession de barrages-écluses qui isolent les populations animales, ce qui permet une étude comparée “in situ” de la biologie des organismes vivant en amont et en aval de la source de pollution. Toutefois, la dimension du cours d'eau ne permet pas d'effectuer des échantillonnages quantitatifs des populations en place, c'est pourquoi nous examinerons seulement quelques paramètres tels que croissance, fécondité, etc… D'autre part, étant donné la progression de la puissance installée (1975: Tihange I: 872 MWe; 1980: Tihange II: 900 MWe; 1983: Tihange III: 980 MWe), on peut s'attendre à des modifications d'environnement de plus en plus importantes avec des répercussions sur la faune piscicole qui pourront être suivies de façon presque expérimentale. Ce travail se limite aux résultats acquis pendant une période de deux ans (mars 1977 à mars 1979).
CARACTÉRISTIQUES DU MILIEU ÉTUDIE
La Meuse coule dans un bassin versant de 41 400 km2 dont 17 300 km2 en Belgique (41,8%), 12 300 km2 en France (29,7%), 7 300 km2 aux Pays-Bas et 4 500 km2 en République Fédérale d'Allemagne. D'une longueur totale de 925 km (492 km en France, 194 km en Belgique, 239 km aux Pays-Bas), ce fleuve prend sa source en France sur le plateau de Langres à une altitude de 400 mètres. Il pénètre en Belgique à Hastières, coule du Sud au Nord jusque Namur puis prend une direction N-E jusqu'aux Pays-Bas. Les débits annuels moyens mesurés à proximité de Tihange ont été de 161 m3/sec en 1975, 75,3 m3/sec en 1976 et 184 m3/sec en 1977. En période d'étiage, le débit quotidien de la Meuse à proximité de Tihange descend parfois jusque 7 m3/sec (août 1976) et en période de crue, il peut atteindre 1 200 m3/sec (janvier 1977). La qualité de l'eau de la Meuse sur le tronçon étudié (Andenne-Amay) est relativement bonne, les teneurs en CO2 libre et en O2 dissous restent à peu près constantes. Du point de vue thermique, la seule source importante de réchauffement est la centrale nucléaire de Tihange, à proximité de Huy. En aval du secteur étudié, on assiste à un réchauffement maximum de l'eau de la Meuse à la suite des rejets de la centrale électrique classique des Awirs et des industries du bassin de Liège. D'une façon générale et en particulier dans le secteur étudié, la Meuse est une rivière saine, à même de récupérer sur le plan des pollutions organique et fécale (Bouquiaux et Herman 1976; Micha 1979).
Les caractéristiques de la centrale nucléaire de Tihange I sont signalées par Detollenaere et al (1979). Les rejets thermiques lors du fonctionnement à pleine puissance de cette centrale sont de l'ordre de 300 à 400 Mcal/sec. En 1977, le rejet de calories (Fig. 1) dans la Meuse est assez irrégulier: de mars à juillet il varie de 200 à 400 Mcal/sec puis diminue progressivement d'août à octobre pour atteindre un minimum de 70 Mcal/sec, et enfin remonte à près de 400 Mcal/sec de novembre 1977 à début janvier 1978. A cette date, la centrale nucléaire est en chômage technique pendant un mois. De février 1978 à juillet 1978, les rejets thermiques sont à nouveau importants et se maintiennent aux environs de 400 Mcal/sec. Puis de août à octobre 1978, on assiste à une diminution du rejet des calories qui est maintenu aux environs de 120 à 150 Mcal/sec. Chaque année pendant les mois d'été (juillet à octobre), les réfrigérants atmosphériques sont mis en service afin de ne pas dépasser dans la Meuse une différence de température de 5°C avec un maximum de 30°C légalement admis. Ceci se traduit par un pompage de 33 m3/sec dans la Meuse (110 m3/sec prévus pour les 3 centrales) et par une évaporation d'eau de l'ordre de 1 m3/sec lors du fonctionnement maximum des réfrigérants atmosphériques. En période critique d'étiage, la centrale est obligée de recirculer l'eau (septembre à octobre) afin de limiter son prélèvement d'eau dans la Meuse.
Fig. 1. Évolution des rejets thermiques et des débits de la Meuse à Tihange.
Fig. 2. Evolution des températures, en moyenne journalière, de l'eau de la Meuse en amont et en aval de la centrale nucléaire de Tihange.
RÉCHAUFFEMENT ET EFFETS SUR LES POISSONS
Les deux endroits de prélèvement se situent à 12 km en amont et à 2 km en aval de la centrale nucléaire de Tihange. La température de l'eau de la Meuse est enregistrée en continu au niveau de ces deux sites, ce qui permet de constater que la température moyenne annuelle a été à Andenne en 1978 de 10°C. L'évolution des températures moyennes journalières (Fig. 2) calculées sur la base des températures mesurées à 0, 6, 12 et 18 heure, met en évidence le cycle thermique saisonnier dont l'amplitude s'étale entre 2°C et 23°C pour la situation amont et entre 2°C et 26°C pour la situation aval. D'une façon générale, les différences thermiques entre les 2 situations sont très faibles pendant l'hiver (fin novembre à début mars), augmentent au printemps et atteignent 3 à 4°C en été et en automne. L'écart maximum de température observé entre l'amont et l'aval a été de 5,6°C (octobre 1978). Le décalage thermique au printemps (fin mars) est de l'ordre de 15 jours (températures supérieures à 10°C enregistrées 15 jours plus tôt en aval).
Tableau 1. Relations poids-longueurs calculées pour les mâles, les femelles et les jeunes gardons (Rutilus rutilus) capturés dans la Meuse en amont et an aval de la centrale nucléaire de Tihange, Décembre 1977-Octobre 1978. (N: nombre d'individus mesurés, r: coefficient de corrélation)
| Groupe | N | r | Log P = a + b log L | |
| Femelles | ||||
| Amont | 190 | 0,95 | P = -4,881 + 3,022 L | |
| Aval | 168 | 0,92 | P = -4,896 + 3,035 L | |
| Mâles | ||||
| Amont | 54 | 0,82 | P = -3,775 + 2,540 L | |
| Aval | 58 | 0,93 | P = -4,569 + 2,894 L | |
| Jeunes | ||||
| Amont | 106 | 0,96 | P = -5,270 + 3,201 L | |
| Aval | 125 | 0,98 | P = -5,832 + 3,482 L | |
L'amplitude hebdomadaire des maxima-minima des températures journalières est en général plus importante pour la siutation aval (1,5°C à 6,7°C au lieu de 0,2°C à 5,2°C en amont).
L'influence de ce réchauffement, relativement faible au stade actuel, ne semble avoir aucun effet détectable du point de vue qualitatif sur le peuplement piscicole de la Meuse. En effet, dans les captures mensuelles (mars 1977 à novembre 1978) on note, en amont comme en aval, la présence de 16 espèces appartenant à 5 families (Cyprinidae: 11 espèces; Percidae: 2 espèces; Esocidae: 1 espèce; Anguillidae: 1 espèces; Centrarchidae: 1 espèce). Parmi ces espèces le gardon, Rutilus rutilus L. (Cyprinidae), est particulièrement abondant et plus facilement capturable par nos engins (filets maillants et pêche électrique). C'est pourquoi il fait l'objet d'études plus approfondies.
La relation poids-longueur (Tableau 1) calculée séparément pour les jeunes gardons, les mâles (>19 cm) et les femelles met en évidence des différences pour les coefficients a et b de ces 3 groupes de populations. Toutefois, la comparaison statistique amont-aval des coefficients b indique qu'ils ne sont pas significativement différents.
Fig. 3. Évolution des rapports gonado-somatiques moyens (RGS) calculés chez les gardons mâles et femelles de la Meuse.
L'examen de la reproduction du gardon (Fig. 3) basé sur l'évolution des rapports gonado-somatiques (RGS) reflète, chez les gardons femelles et mâles, le cycle saisonnier de la température et de la photopériode: les gonades au repos depuis juin se développent à nouveau en septembre. Le RGS augmente progressivement pendant l'hiver et atteint son maximum en avril-mai. Fin mai, début juillet, on assiste à une chute brusque du RGS ce qui correspond à la période de reproduction du gardon. Toutefois, le rechauffement dû à la centrale nucléaire influence cette évolution. Dès décembre 1976, le RGS moyen des femelles est déjà plus élevé en aval qu'en amont de la centrale. Cette différence se maintient tout l'hiver pour s'accentuer en mai 1977 et aboutir à un décalage de la ponte qui est plus précoce en aval. En juin 1977, la situation se rétablit entre les deux sites et le développement des ovaires reprend normalement jusque décembre 1977 mais le RGS présente toujours des valeurs plus élevées en aval. De décembre 1977 à avril 1978, le développement des gonades est pratiquement nul. La reproduction débute vers la mi-mai aussi bien en amont qu'en aval. Toutefois en juin 1978, si les RGS moyens s'équilibrent pour les deux stations, la chute de ce rapport en aval correspond plutôt à une dégénérescence des ovaires qu'à un phénomène de ponte. Chez les gardons mâles, le développement des gonades semble se dérouler de la même manière aux deux sites de prélèvement. Toute-fois en 1977, la valeur maximum du RGS et sa chute brusque sont atteintes plus précocement en aval. Ce phénomène est à mettre en parallèle avec les résultats des femelles.
Tableau 2. Nombre d'ovules mûrs (0,5 à 2 mm) estimés pour chacune des femelles pêchées le 28.03.77 en amont et an aval de la centrale.
| Amonta | Avalb | ||||||
| Lt (mm) | Ovules 1 à 2 mm | Ovules 0,5 à 1 mm | Total | Lt | Ovules 1 à 2 mm | Ovules 0,5 à 1 mm | Total |
| 209 | 5 210 | 11 416 | 16 626 | 219 | 18 076 | 12 567 | 30 733 |
| 210 | 7 583 | 9 989 | 17 572 | 228 | 132 | 18 705 | 18 837 |
| 215 | 360 | 23 039 | 23 399 | 247 | 19 154 | 24 639 | 43 793 |
| 219 | 7 330 | 7 504 | 14 834 | 249 | 8 805 | 21 387 | 30 192 |
| 220 | 12 969 | 9 081 | 22 050 | 250 | 9 773 | 25 227 | 35 000 |
| 222 | 274 | 11 190 | 11 464 | 254 | 25 399 | 9 999 | 35 398 |
| 224 | 2 394 | 29 475 | 31 869 | 254 | 28 504 | 1 396 | 29 900 |
| 226 | 2 717 | 34 519 | 37 238 | 259 | 26 579 | 1 032 | 27 611 |
| 229 | 12 182 | 6 171 | 18 353 | 260 | 30 560 | 2 703 | 33 263 |
| 242 | 10 786 | 6 463 | 17 249 | 260 | 27 545 | 6 482 | 34 027 |
| 242 | 6 620 | 25 515 | 32 135 | 267 | 15 330 | 3 989 | 19 319 |
| 257 | 7 374 | 8 319 | 15 693 | 268 | 13 082 | 28 841 | 41 923 |
| 259 | 3 867 | 24 481 | 28 348 | 270 | 34 126 | 9 635 | 43 761 |
| 261 | 14 226 | 4 978 | 19 204 | 272 | 26 782 | 11 326 | 38 108 |
| 267 | 2 235 | 11 776 | 14 011 | 274 | 15 619 | 13 048 | 28 667 |
| Total | 96 127 | 223 916 | 320 043 | Total | 299 466 | 191 066 | 490 532 |
a Longueur moyenne: 233,5
Fécondité moyenne: 21 336
Ecart-type: 7 682
b Longueur moyenne: 255,4
Fécondité moyenne: 32 702
Ecart-type: 7 586
Comparaison statistique des moyennes
| Test d'hypothèse | |||
| H0: X1 = X2 | |||
| H1: X1 > X2 | |||
 | où n | = nombre d'observations | |
| X1 | = nombre moyen d'ovules par femelle en aval | ||
| X2 | = nombre moyen d'ovules par femelle en amont | ||
| SCE1 | = S12(n - 1) | ||
| SCE2 | = S22(n - 1) | ||
| S2 | = variance | ||
 | Ho est rejetée d'où X1 significativement plus élevé que X2 | ||
L'étude de la fécondité des femelles de gardons montre que les femelles de l'aval, qui présentent un RGS plus élevé, ont significativement plus d'ovules que celles de l'amont. De plus, les ovules d'un diamètre supérieur à 0,5 mm sont en plus grand nombre dans les ovaires des femelles capturées en aval (Tableau 2).
Enfin l'étude histologique des testicules de gardons (Mattheuws, 1977) semble révéler que les différents types cellulaires occupent un volume testiculaire moins important en amont qu'en aval mais cela n'a pu être vérifié statistiquement. Par ailleurs, l'évolution de la charge en GTH hypophysaire ne permet pas de déceler un effet réel de la centrale à ce niveau.
En conclusion, l'installation d'une première tranche de 872 MWe de la centrale nucléaire de Tihange provoque, surtout en automne, un réchauffement sensible de l'eau de la Meuse. Cette légère modification du régime thermique du fleuve n'a actuellement pas d'effet qualitatif sur le peuplement piscicole de la Meuse. On constate, par contre, un effet sur le cycle de la reproduction de l'espèce la plus abondante, le gardon. Cette influence assez minime s'est traduite par un léger décalage dans le moment de la ponte, une fécondité plus élevée et plus grande, une proportion plus élevée de gros ovules chez les femelles soumises au réchauffement. On peut considérer que l'effet de cette centrale nucléaire n'est pas dramatique pour les populations piscicoles mais il y a lieu d'être vigilant car la construction de nouvelles centrales à Tihange est en cours et leur mise en fonctionnement (1980 et 1983) perturbera de plus en plus intensivement le régime hydrologique et thermique du fleuve mosan.
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES
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David G. Deuel
U.S. Department of Commerce, National Oceanic and Atmospheric Administration, National Marine Fisheries Service, Washington, D.C. 20235 USA
ABSTRACT
The National Marine Fisheries Service has concluded that previous surveys as well as the ongoing national survey of marine recreational fishermen do not provide adequate information about particular groups of fishermen or particular species of fish. Therefore special surveys must be conducted to obtain this information. Considerations in conducting special surveys are discussed together with methodologies for special surveys. Several examples of special surveys are presented and evaluated. Various types of survey errors related to survey design are discussed.
RÉSUMÉ
Le National Marine Fisheries Service (Service National des Pêches Maritimes) estime que les études passées ainsi que l'étude nationale en cours sur la pêche sportive en mer ne fournissent pas les données recherchées sur des groupes de pêcheurs particuliers on sur certaines espèces de poissons. Il est par concéquent necessaire de conduire des études spécifiques pour obtenir ces données. Nous exposons certaines méthodes qui couviennent à la conduite de ces études. Plusieurs exemples d'études spécifiques sont présentés et évalués. Différent types d'erreurs dûs au plan des études sont examinés.
INTRODUCTION
Marine fishery research and management effort in the U.S. has been directed primarily toward commercial fisheries. In recent years, however, the number of marine recreational fishermen has grown substantially, and estimates indicate that there are now approximately 20–25 million marine recreational fishermen in the U.S. These recreational fishermen account for nearly 50% of the U.S. finish harvest used for food.
The magnitude of the recreational fishery, together with the necessity for management and conservation of marine fisheries, requires that strong emphasis be placed on regulatory mechanisms that are backed by extensive statistical information and research. However, in recreational fishery research or management, data historically collected through national or regional surveys may not provide adequate information about a particular group of fishermen or about a particular species of fish. Special surveys must be conducted to obtain this information.
CONDUCTING A SPECIAL SURVEY
Definitions Used
For purposes of this paper, the following definitions are applicable:
Sample survey—the collection of information from a subset of the defined group under study, such as a subset of all fishermen, or fishermen who fish for a certain species. Sample surveys may be conducted of the entire population or a selected part of the population to obtain information on the group under study.
National or regional survey—a sample survey of the entire population of the country or region to obtain information from a subset of the defined group of participants in an activity such as all fishermen in the United States or in one State.
Special survey—a survey, unique either by the population covered, the timing, or geographical area, to obtain information from members of a subset of the population who participate in activity. An example of a special survey could be all fishermen who fish from charter boats, or who fish for a particular species in a specific geographical area.
Considerations In Conducting A Special Survey
The types of information that may be collected in special surveys do not necessarily differ from those in other surveys. In recreational fisheries, data collected may include social, economic, or demographic characteristics of fishermen as well as information on total catch, catch by species, fishing effort, and participation.
The use of a special survey to obtain information on recreational fisheries must examine several factors. First, it should be determined if the desired information is available through another source. The information may be directly available or may be derived from other data sources. Another approach would be to obtain the desired information through an existing or planned survey by either adding questions or administering an additional questionnaire. If these options are not available, then a detailed examination must be made of the specific information desired and how it will be used. Knowledge of those who participate in the activity, the possible survey methodologies with advantages and disadvantages of each, the cost of the survey, and the frequency of data collection must be considered in desiring a special survey.
Basic approaches to data collection in special surveys are the same as those for other surveys, and include interviews with fishermen in households and intercept or creel census interviews of fishermen at the fishing location. Household surveys may include mail questionnaires, telephone interviews, or personal interviews. Some of the advantages and disadvantages of intercept surveys and household surveys are discussed in another paper in the proceedings of this Symposium. The choice of the survey method must consider the expected response rate, the type and magnitude of sampling and non-sampling errors, and the level of precision required. Additionally, if the respondents are required to recall and report information over time, the length of the recall period and the type of information to be recalled must be considered as factors in the validity of the information collected.
METHODOLOGIES FOR SPECIAL SURVEYS
There are several types of special surveys, and a knowledge of those who participate in the activity being surveyed and the objectives of the survey are major factors in determining the survey approach. First, a complete enumeration may be used when all members of the defined group under study are known in advance, are readily accessible, and are not large in number. In a complete enumeration, information is collected from all members of the group, such as all charter boat operators.
If the size of the defined group is large, a sample survey may be conducted rather than a complete enumeration. The sample may be selected in a special survey by using non-probability sampling or probability sampling. In nonprobability sampling, selection of the sample is not based on statistical sampling procedures or principles of chance; a member of the the defined group does not have a known probability of being selected in the sample. Thus, the data collected from the sample should not be related to the total population. In probability sampling, selection of the sample is based on the principles of chance; every member of the defined group has a known, usually equal, probability of being selected. Information collected from the sample may therefore be related to all members of the defined group.
Non-probability sample surveys do not require, but are better used with advance knowledge of the population being measured. These surveys are more often used to collect information on “averages” such as the average age or size of fish, average catch per trip or average expenditure per trip. When totals are required, such as total catch for all fishermen or total expenditures, a probability sample survey is required. Probability sample surveys usually do require some knowledge of the population. They are conducted by using some form of probability sampling, such as simple random sampling, stratified random sampling, or cluster sampling. A method of estimating the total fishing effort or the total number of participants in the population is usually an objective in fishery probability sample surveys, which will allow estimation of total harvest.
TYPES AND EXAMPLES OF SPECIAL SURVEYS
Several kinds of special surveys have been used in the U.S. to collect data on recreational fisheries. Some of these surveys covered a small geographical area while others covered several thousand kilometers of coastline. The following are some examples of special surveys conducted in the U.S.
Enumeration
First, in the northeastern U.S., there was interest in collecting various information about charter boats. As all charter fishing boats are registered, a means was available for contacting all boat operators. Information on the size distribution of these boats, the maximum number of passengers per boat and other information was collected from all boat operators by personal interviews. Thus, a complete enumeration of all boat operators was conducted. A mail questionnaire could have also been used to collect this information.
Probability Sampling
However, if there were a large number of charter boats and it was not cost efficient or practical to obtain information from all boats, a probability sample survey could be used to obtain information. A simple random sample survey of all boats could be used and the information collected from the sample could be expanded to represent all boats. However, if it were known that characteristics such as catch per trip were different by size of boat, a simple random sample would not necessarily sample each size group in proportion to the frequency in which it occured. Then either a larger sample or a stratified random sample by size class of boat that would allow each size class to be represented in the sample in proportion to its occurrence in the total number of boats would be needed. Again, the sample data may be expanded to represent all of the species of fish from year to year.
Billfishing Survey
The National Marine Fisheries Service conducted a survey on the Atlantic and Gulf coasts to estimate the catch of billfish. This provides an example when the entire group of participants in an activity is not known, but information is available that allows the number of participants to be narrowed beyond the entire population. These species, such as sailfish and marlins, are usually caught only from boats. All boats are registered by the states, and the sampling frame was all registered boats. To determine the number of boats that fish for billfishes, the number of fishermen fishing for billfishes, and their catch, the boat registration list was sampled using a probability sample survey to obtain the proportion of the boats that go bill-fishing; and the information collected from the sample was expanded to represent all boats or all fishermen. This sampling was stratified, based on size of boat. As boats less than 4,9 meters are not usually used for billfishing, they were eliminated from the sample, and the remainder were stratified by boat size.
Socioeconomic Survey
A special survey was used to collect social and economic data from party boat fishermen in California. Party boats were sampled from the list of registered party boats, and for selected trips, information was obtained from both the boat captain and each fisherman. A questionnaire was filled out by the captain to obtain general information about the trip, such as number of passengers, location of fishing, the length of the trip and the type of fish sought. At the beginning of the trip, each fisherman was given a questionnaire to record such information as the number of years of fishing experience, the number of trips in the past year, the species of fish sought, and the costs for the trip by category of expenditures such as travel, fishing tackle, and food. By obtaining the name and address of each fisherman, a telephone contact was possible at a later date to collect certain other information. Each fisherman was asked to report the number of each species of fish caught, the household income, the number of people in the household, and the level of satisfaction of the trip. Also a willingness-to-pay question was asked to help determine the demand for party boat fishing.
This survey collected data from fishermen on a sample of fishing trips and used information on the total number of fishing trips from the state of California's party boat logbooks to expand the results to represent all fishing trips. The use of the total number of trips from another source is an example of a complementary survey with a significant cost savings.
Non-Probability Sampling
Non-probability creel census surveys may be used to obtain information such as age and size composition of the catch, catch per hour or per trip, or the proportion of marked fish in the harvest. In the U.S. this type of on site survey is commonly used to obtain samples to determine age and size of the catch of a particular species. This selective interviewing of fishermen at fishing locations is not always based on statistical sampling procedures, but attempts to obtain maximum contact with fishermen with the least expenditure of time. Information collected through selective interviews is usually biased, because more frequently used locations are sampled and fishermen are sampled in proportion to the frequency with which they participate. Thus, this approach is not usually used to estimate total harvest or total fishing effort. This type of creel census may also be used for checking catches for enforcement purposes, such as checking for undersized fish.
Another form of non-probability survey includes diaries or records kept by selected fishermen. The fisherman records information on his fishing activity and turns in the diary at the end of the reporting period. In the northeastern U.S., an annual fishing contest used diaries for fishermen to report fish over a certain size. Several biases are associated with diaries, including a sampling bias. Fishermen with more activity are more willing to keep diaries. A non-return bias is also common, as those who are less active are less likely to return the diary. Although the data from diaries are usually biased, they may be used to collect various data over time, such as catch per trip and to monitor the changes in fish size.
Special Survey
When the participants in an activity are completely unknown, a national survey of the entire population, or a special survey, may be conducted. If, as in an earlier example, interest was in the catch by species and total number of fishing trips during the year for all charter boat fishermen, and the fishermen were not licensed specifically for charter boat fishing, the entire group of charter boat fishermen would not be known. However, two different approaches in conducting a special survey could be used. First, as the National Marine Fisheries Service asked in the northeastern U.S., all charter-boat captains use a logbook to record the number of fishermen and the catch of certain species on each trip during the year. This approach is an example of complete enumeration. Alternately, a probability sample survey with interviews of fishermen on a random sample of all trips could be used to obtain the number of fishermen and the catch by species for these sample trips. To estimate the total number of trips and the total catch, the total number of trips made by each boat, which would need to be known, could be obtained from the boat operators.
A fisherman may fish one or more times during the year on charter boats. If interested in the number of individual (unique) fishermen who fished on charter boats, the number of times per year each fisherman in a sample fished on charter boats would need to be known. This would allow calculation of the number of individual fishermen.
There may be interest in the total number of individual fishermen who fished during the year from charter boats as well as from shore. An estimate of the number of individual fishermen fishing on charter boats could include some who had fished from shore. In this case, a national or regional probability sample survey of all households would be required to identify fishermen who had fished from boats, from shore, and from both boats and shore. This would allow an estimation of the number of individual fishermen, without duplication, and also the number who had fished from boats and from shore. In the U.S., a national survey of recreational fisheries was conducted that provides this information, as discussed in a paper by John Charbonneau in the proceedings of this Symposium.
SURVEY ERRORS AND DESIGN
Special surveys are usually designed to obtain specific information from a certain group of fishermen. There are several considerations related to the survey design, and the responses by the fishermen that must be considered.
Design
First, the survey design must include all or most of the participants in the activity. For example, if all fishermen over 16 years old were licensed, the licensed fishermen could be sampled. However, if fishermen under 16 years accounted for a large part of the total catch, the sample would not include these fishermen and would underestimate the catch. The survey design should provide for calculating the reliability or standard errors of the estimates. These relate only to sampling errors, and do not account for non-sampling errors. Special attention must be given to non-sampling errors such as recall bias and non-response errors. These errors may exceed the sampling errors in many surveys.
Time Period of Response
Many special surveys require fishermen to recall and report certain information over time, such as a 2-month or 1-year period. Both the type of information and the length of the recall period may bias the results of the survey. In a study in the U.S., it was found that fishermen could accurately recall and report the total number of fishing trips made and certain details about each trip for a 2-month period. However, they were unable to report accurately the number and size of each species of fish they had caught.
Two errors occur when people are required to recall information for a specified time period. In the first, called “telescoping,” the fisherman includes events outside the recall period, and thus overestimates the frequency of events. In the second, called “omission,” some events during the recall period are omitted, and underestimates result. If the recall period is too short, telescoping is likely to occur, while too long a recall period may result in omission.
Response Rate
Non-response errors deserve special mention. The proportion of fishermen who are not willing to return a mail questionnaire or be interviewed may be quite high. A serious bias may occur if the results are based only on those fishermen who did respond. For example, several studies in the U.S. have shown that fishermen who return mail questionnaires fish more frequently and catch more fish than those who do not return the questionnaires. If the results of the survey are based only on the questionnaires returned, an overestimate of the number of trips and the catch will result. However, by sampling the nonrespondents, such as by a telephone survey, the characteristics of the non-respondents may be determined and included in the survey results.
Several other factors are of concern regarding the response rate. The length of the questionnaire, the number of times a fisherman is interviewed, and the wording of the questions to elicit appropriate responses are all important to provide high and accurate responses.
These factors all impact on the quality of the results of a survey. An awareness of the methodological problems and non-sampling errors should be kept in mind when interpreting and using the results of a survey. Many times, data from a survey are used with little or no attention to these problems.
CONCLUSIONS
Special surveys may be used to collect various data on fisheries for management purposes. Several types of special surveys may be used to collect the same information and many factors must be considered in selecting the most cost-effective type of survey. The advantages and disadvantages of each approach must be considered, including the cost, response rates, various biases, and the level of precision required.
