Abstract-- Cette étude vient compléter celle que nous avons

déjà entamée[7] pour estimer la qualité des eaux du Nahr

Beyrouth par l’utilisation de l’indice diatomique.

La description du réseau hydrographique et du cadregéologique de ce cours d’eau a été abordée avec l’analyse de labiocénose des macroinvertébrés benthiques. L’utilisation de cesderniers comme bioindicateurs et le calcul des indices biotiquespermettent d’estimer la qualité des eaux aux diverses stationsconsidérées.

Les résultats obtenus sont concordants avec ceux obtenus lorsde la précédente étude. Ils confirment de façon plus accentuée ladétérioration de la qualité des eaux du Nahr Beyrouth en aval duvillage Mansourieh et ce, en raison des rejets des eaux usées auniveau de ce secteur.

Mots clés: cours d’eau, macroinvertébrés benthiques,bioindicateurs, pollution

I. INTRODUCTION

Parallèlement à l’étude que nous avons effectuée pourestimer la qualité des eaux du Nahr Beyrouth [7], nous avonslancé une campagne de prélèvements pour étudier lazoocénose des macroinvertébrés benthiques et quelquesparamètres du réseau hydrographique de ce cours d’eau. Cetteétude revêt un intérêt assez particulier du fait de la présence lelong de cette rivière : i) de deux sources : Aïn Edelbé à 539 md’altitude et Daychounié à 150 m d’altitude et dont les eauxservent pour alimenter la région la plus peuplée du Liban, labanlieue sud de Beyrouth ; ii) de plusieurs agglomérationsurbaines et industrielles (surtout sur le cours inférieur) quirejettent des effluents chargés de déchets organiques etindustriels. Ce cours d’eau (fig.1) s’écoule dans la provinceméditeranéenne sur une distance de 28,6 km, son bassinversant est peu étendu avec une vallée profonde dans sa partiemoyenne. Ses principales sources sont : Chagour Hammana à1300 m d’altitude, Aïn Edelbé et Daychounié. Son orientation,comme celle de toutes les rivières côtières libanaises de l’estvers l’ouest. Il se jette dans la mer dans la baie de St Georgesvers le nord-est de Beyrouth. Notons la présence d’un affluent

G. Khalaf is the director of the Centre National des Sciences Marines –CNRSL. Liban.

K. Slim is a professor in the Lebanese University. Faculty of Siences.M.M Kraiem is in the institut National des Sciences et Technologies de la

Mer -Salammbô-Tunisie.

le Nahr Ajamani qui a pour origine des sources temporairesdans la région du Metn, il rejoint le cours d’eau principal auniveau du Wadi Magraka. Dans ce travail nous nous limitons àl’étude du cours principal.

II. PRÉSENTATION DU MILIEU D’ÉTUDE

A. Caractéristiques morphodynamiquesD’après le tracé du profil longitudinal du Nahr Beyrouth

(fig. 2) nous pouvons distinguer trois secteurs.-Un cours supérieur montagnard de 5 km de longueur à forte

pente 16% et dont la vitesse du courant est supérieure à 100 cm/s.-Un cours moyen de Aïn Edelbé à Daychounié d’une

longueur de 11 km à moyenne pente 5% et dont la vitesse ducourant varie entre 70 et 90 cm/s .

-Un cours inférieur de 12 km de longueur qui s’étend depuisDaychounié jusqu’à l’embouchure à faible pente 0,9% et dontla vitesse du courant varie entre 40 et 60 cm/s.

Le Nahr Beyrouth a un régime pluvial avec des débits assezélevés variant entre 7,5 et 15 m3/s en période de fortes eauxqui ont lieu entre février et mai et des débits très faibles0,5m3/s entre juillet et octobre. Les cours supérieurs et moyenssont généralement permanents ; mais en période de sécheresseet dans les années où la pluviométrie annuelle est inférieure à500 mm/an, le cours inférieur s’assèche et ce sont les eauxusées des égoûts qui coulent dans son lit en aval de Jisr Bacha.

B. GéologieLe bassin versant du Nahr Beyrouth présente plusieurs

particularités sur le plan géologique. Cinq principales sectionspeuvent être définies.

- En aval de Hammana, il s’écoule dans le jurassiquesupérieur calcaire et dolomitique, en bancs massifs.

- A la faveur d’un double accident tectonique, avec rejetvertical des failles, il traverse sur plusieurs km les formationsde grés et de sable du Néocomien

- Il entaille en canyon les calcaires tabulaires jurassiques oùil est rejoint au sud de Beit Mery par son principal affluent leNahr Ajmani.

- Au sud de Mansourieh il traverse en série inverse lesterrains crétacés en pendage vers la mer du Néocomien àl’Aptien inférieur.

- En franchissant une nouvelle faille est-ouest depuis le sudde Mkalès il s’écoule au milieu de ses propres alluvionsquaternaires et longe la plate-forme du Miocène marinconstituant l’est du cap de Beyrouth avant son embouchure

Etude Zoocénotique et qualité des eaux duNahr Beyrouth

G. KHALAF1, K. SLIM1et M.M. KRAIEM2

dans la baie de St Georges.

133

0-7803-7117-8/01/$10.00 (C) 2001 IEEE

C. Choix et caractéristiques des stationsCinq stations A, B, C, D et E ont été choisies sur ce cours

d’eau et cinq prélèvements ont été effectués à chaque stationaux dates suivantes:

1= 11/11/97, 2= 14/01/98, 3= 10/03/98, 4= 16/05/98,5=18/07/98.

- Station A: Située au niveau du village Hammana àquelques mètres de la source appelée “Chaghour” à unealtitude de 1300 m. Cette station est caractérisée parl’abondance des chutes et cascades, le fond est recouvert degrands blocs qui émergent et de cailloux de grandes tailles. Laprofondeur de l’eau varie entre 10 cm en novembre et 150 cmen mars. La largeur varie entre 0,75 et 2 m.

- Station B: Située au niveau du village Khraibé à 870 md’altitude. Le fond est recouvert de petits cailloux et defeuilles et débris végétaux en décomposition. A ce niveau lecours d’eau reçoit des égoûts des agglomérations avoisinantes.La largeur varie entre 1 et 3 m. La profondeur varie entre 20 et100 cm.

- Station C: Située en aval de la source Aïn Edelbé à 530 md’altitude. Le fond est recouvert de petits cailloux et degraviers ; un développement important d’algues filamenteusesest constaté. La largeur varie entre 6 et 10 m. La profondeurvarie entre 20 et 100 cm.

- Station D: Située en aval de la source Dayhounié à 150 md’altitude. Le fond est recouvert de graviers, de petits caillouxet de plages de sable. La largeur varie entre 12 et 15 m. Laprofondeur varie entre 40 et 100 cm.

- Station E: Située sous le pont routier de Jisr Bacha (avantl’exécution des travaux d’aménagement) à 19 m d’altitude. Lefond est meuble, on trouve beaucoup de plages de sable et devase. La qualité des eaux est détériorée à ce niveau par le rejetpermanent des eaux usées, ménagères et industrielles. Lalargeur varie entre 15 et 25 m. La profondeur varie entre 10 et150 cm.

III. MATÉRIEL ET MÉTHODES

D. EchantillonnageLes prélèvements d’invertébrés benthiques ont été effectués

à l’aide d’un filet de type “ Surber ” à vide de maille de 0,6mm et ouverture du cadre 20 x 24 cm. La méthode utiliséeconsiste à gratter le fond de la rivière et à soulever pierres etcailloux de façon à ce que les organismes soient entrainés dansle filet. A chaque station quatre prélèvements distincts, de 1/8m2 chacun, ont été effectués pour couvrir les différents typesde faciès. Ces prélèvements sont ensuite réunis, ce qui fournitpour chaque station la densité de peuplement sur 0,5 m2. Leséchantillons récoltés sont ramenés au laboratoire dans unesolution de formol à 4%, ils sont ensuite triés, identifiés etconservés dans de l’alcool à 70° pour être dénombrésultérieurement.

E. Indices biologiquesL’estimation de la qualité des eaux a été établie à partir de

l’analyse d’indices biologiques calculés.- L’indice biotique de Verneaux et Tuffery IB [8], permet

d’étudier les variations de la composition globale desbiocénoses benthiques et d’évaluer la qualité biologique ducours d’eau. Cet indice se base sur la valence écologique desespèces ou unités systématiques, et sur leur degré de tolérancevis à vis de certains facteurs abiotiques et sur le nombred’espèces récoltées dans le prélèvement.

Le déséquilibre d’un milieu aquatique, résultant d’unepollution, se traduit en effet, par la disparition d’un nombreplus ou moins grand d’espèces caractéristiques de la biocénoseet par l’apparition de nouvelles espèces adaptées à cettepollution. La valeur de l’indice s’échelonne entre 0 et 10; unechute de cet indice sans explication naturelle (changement desubstrat, infiltration, prélèvement d’eau ….) témoigne d’unepollution.

- Le degré de stabilité d’un système peut être mesuré parl’information contenue dans ce système. Cette information setraduit par l’indice de Shannon et Weaver [7]:

Is-w = – pi log2 pi (où pi est l’abondance relative de chaqueespèce dans le prélèvement).

Cet indice se base sur la diversité spécifique et l’abondancerelative des espèces ou unités systématiques. Une communautéest plus stable dans la mesure où il y a un plus grand nombred’espèces et ou leurs abondances sont sensiblementéquivalentes sans dominance accusée.

IV. RESULTATS

F. Analyse faunistiqueL’examen des échantillons de macroinvertébrés benthiques

récoltés dans le Nahr Beyrouth (Tab. I) montre que cette fauneest assez abondante et variée. Elle comporte 34 taxons répartissur 4 classes (planaires, annélides, crustacés et insectes). Dansce qui suit, nous présentons les taxons les mieux représentés etles plus caractéristiques.

Les planairesElles sont représentées par l’unique espèce Dugesia

gonocephala reputée pour rechercher les eaux peu profondeset claires. Ces conditions sont assurées dans la station A oùnous avons récolté cette espèce aux trois derniersprélèvements. Il est important de signaler que Dugesiagonocephala est omniprésente au niveaux des sources descours d’eau côtiers déjà étudiés au Liban [2,3]

Les AnnélidesIls sont représentés par les 3 taxons suivants :

Les Tubifex, bioindicateurs d’une pollution organique, sontbien représentés aux deux stations Khraibé et Jisr Bacha où lesubstrat présente une phase organique non négligeable.

Les Erpobdella se rencontrent dans les eaux qui contiennentde la matière organique déjà biodégradée et leur présencetémoigne d’une pollution organique plus en amont. Ces

134

organismes se rencontrent surtout dans la station B. Leurprésence dans la station A peut être due à la présenced’énormes quantités de feuilles mortes de plataniers quibordent le cours d’eau à ce niveau.

Les Oligochètes généralement infeodés aux fonds meublesse rencontrent dans toutes les stations et presque dans tous lesprélèvements. Ils sont ubiquistes et pas trop exigeants pourl’oxygène dissous.

Les CrustacésIls sont représentés par seulement 2 taxons :Les Gammarus qui prospèrent dans les eaux fraîches,

aérées, non polluées par les matières organiques, sont présentssurtout dans la station A aux différentes dates de prélèvements.L’appauvrissement en Gammarus, avec la diminution del’altitude et l’éloignement de la zone des sources, serait dû àl’activité humaine et aux conditions naturelles. Les sourcesconstituent en fait, un milieu à facteurs écologiques constantsdont la destruction signifie, à terme, l’élimination de cesmacroinvertébrés benthiques [1].

Les Echinogammarus qui auraient probablement disparudes cours d’eau libanais ont fait leur apparition dans la stationD, il semble que ce genre est moins éxigeant que lesGammarus et tolèrent une certaine perturbation de la qualitédes eaux.

Les InsectesC’est le groupe le plus diversifié, on y compte 28 taxons. Ils

sont représentés essentiellement par :Les EphéméroptèresLes Baetis essentiellement nageurs, restent le plus souvent

fixés sur les pierres là où le courant est le plus fort. Ils sontubiquistes, se rencontrent dans toutes les stations et presquedans tous les prélèvements. Leur densité la plus élevée est dansla station A.

Les Heptagenia larves plates caractéristiques des eauxbien oxygénées se rencontrent surtout dans la station A. Laprésence de quelques individus prélevés dans la station B peutêtre due au phénomène de la dérive.

Les Ephemera préfèrent les fonds meubles ils ont été prisdans la station C surtout dans le faciès lentique.

Les PlécoptèresLes différentes espèces sont trop exigeantes en oxygène,

leur présence témoigne de la bonne qualité des eaux. Les troistaxons Leuctra, Protonemura et Brachyptera se rencontrentdans la station A avec une densité plus élevée, surtout pourLeuctra, que dans la station B où leur présence peut être due àla dérive et dans C où l’amélioration de la qualité des eaux afavorisé leur apparition.

Les TrichoptèresLes Rhyacophila sont des larves carnivores se rencontrent

dans les eaux claires, rapides, à fonds pierreux, elles sontcaractéristiques des milieux oxygénés. Elles se rencontrentdans la station A.

Les Hydropsyche sont des filtreurs ils se nourrissent desdébris organiques. Ils ont été recoltés dans les stations A, C, D,et E presque aux différentes dates. Aucun individu n’a été prisdans la station B.

Les ColéoptèresLes Elmis sont rhéophiles, leur nourriture est formée

essentiellement de périphyton, de mousses et de débrisvégétaux; ces conditions sont assurées dans la station C oùnous avons récolté les Elmis surtout en novembre en mai et enjuillet.

Les Grouvellinus préfèrent les eaux froides, ils serencontrent généralement dans les parties supérieures descours d’eau ils sont rhéobiontes et hygropétriques. Ils ont étérecoltés dans la station A.

Les OdonatesIls sont représentés essentiellemnt par les Aeschnidae et les

Gomphidae et sont présents dans les zones à fond salbeux desstations A et C.

Les DiptèresLes Chironomidae sont les plus représentés, ils sont

ubiquistes et se rencontrent dans toutes les stations sanspréférence pour l’une d’elles.

Les Simulidae se rencontrent surtout dans les stations A, Cet D, ils capturent les particules alimentaires grâce à leursmandibules transformées en éventail filtreur.

Les Ptychoptera vivent en eau peu profonde, se nourrissentde fins débris organiques, ils sont peu exigeants en oxygène etse rencontrent surtout dans la station B.

G. 2) - Affinités cénotiques et diversité spécifiqueL’analyse de l’indice biotique (Tab. I et Fig. 3), montre que

les valeurs sont comprises entre 4 et 10 avec une moyenne de9 à la station amont A, caractérisant des eaux propres de trèsbonne qualité. Cette valeur chute à 6 à la station B, indiquantune dégradation de la qualité des eaux surtout en périoded’étiage. L’indice biotique s’élève de nouveau à la station C,avec une valeur moyenne de 8, il a atteint le maximum enpériode pluviale. A ce niveau, la rivière connaît à nouveau,une certaine amélioration nette de la qualité des eaux. Dans les2 stations aval, l’IB présente une chute trþés sensible avec desvaleurs oscillant entre 4 et 6, indiquant une dégradation assezgrave de la qualité des eaux

D’autre part, l’indice de diversité prend des valeurs entre0,8 et 3,1 (Tab. I et Fig.4), c’est un indice élevé correspondantà une diversité assez grande, donc à une communauté plutôtstable; une valeur inférieure à 2 reflète un état anormal del’écosystème.

Les deux indices IB et Is-w se complètent et nous donnent desinformations sur la qualité des eaux et sur la stabilité de labiocénose.

D’après les figures 3 et 4 nous constatons qu’il y a uncertain parallèlisme dans l’allure générale des deux courbes

135

qui nous montrent qu’il y a une chute en passant de la stationA vers B puis une remontée vers C et une nouvelle chute versles stations D et E.

Les valeurs moyennes de IB sont généralement supérieures à5 pour les stations A, B, C et égales ou inférieures à 5 pour lesstations D et E alors que les valeurs moyennes de Is-w sontsupérieures à 2 pour A, C et D et inférieures à 2 pour B et E.

La station A présente les valeurs les plus élevées des deuxindices et pour tous les prélèvements. D’ailleurs la listefaunistique (tableau 1) montre que la faune est assezdiversifiée, il y a plusieurs unités systématiques (22 pour lemois de mars) et le nombre d’individus dans chacune est biensoumis à la loi de la pyramide écologique où les herbivores etles omnivores sont plus nombreux que les carnivores.

Au niveau de la station B nous assistons à la chute desvaleurs moyennes de IB et Is-w avec des valeurs respectivementbasses 4 et 0,8 pour le mois de novembre et 5 et 0,8 pour lemois de juillet, période où le débit était à son faible niveau;d’ailleurs l’abondance des Tubifex dans ces prélèvementsreflète bien l’état dégradé du cours d’eau et suspecte unecertaine pollution organique qui n’a pas été décelée dans notreprécedente étude sur Nahr Beyrouth [7]. Les valeurs des deuxindices s’élèvent, surtout pour IB, en janvier et en mars avecl’augmentation du débit du cours d’eau.

Le phénomène d’autoépuration qui est étroitementdépendant de l’écologie générale du cours d’eau [4,5] ainsique l’apport des eaux de la source Aïn Edelbé, ont amélioré lasituation au niveau de la station C où nous assistons à uneaugmentation des deux indices IB = 7,2 et I s-w = 2,64. Lenombre d’unités systématiques est plus élevé surtout en mars,et la réapparition de plécoptères dans ce tronçon témoigne del’amélioration de la qualité des eaux à ce niveau du NahrBeyrouth.

Les valeurs moyennes des deux indices baissent de nouveauau niveau de la station D sans cependant être inférieures auxvaleurs critiques IB = 5 et Is-w = 2. La diversité specifique s’estréduite aussi et on note principalement la disparition desPlécoptères et l’apparition des Echinogammarus, cettesubstitution traduit une légère dégradation de la stabilité de larivière à ce niveau.

La station E parrait être la plus affectée par les rejetsurbains dans le secteur inférieur du Nahr Beyrouth. Lesvaleurs moyennes des deux indices IB = 4,8 et Is-w = 1,8 sontinférieures aux valeurs admises avec des valeurs les plusfaibles pour les prélèvements de novembre et de juillet. Lavaleur de Is-w est faible et ne devient supérieure à 2 que pour leprélèvement de janvier.Les Tubifex, bioindicateurs des milieuxpollués par les matières organiques font leur réapparition danscette station dans les prélèvements de janvier, de mai et dejuillet.

V. CONCLUSION

L’utilisation des macroinvertébrés benthiques commebioindicateurs pour évaluer la qualité des eaux du NahrBeyrouth nous a fourni des résultats concordants avec ceuxobtenus dans notre précédente étude de ce cours d’eau [7].Elle nous a permis de distinger un cours supérieur et un coursmoyen où les eaux sont de bonne qualité, sauf pour la stationde Khraibé et en période de faible débit où nous remarquonsqu’il y a une légère détérioration de la qualité des eaux; maisl’autoépuration et l’apport des eaux de source de Aïn Edelbépermettent une récupération de la bonne qualité de ces eaux.Par contre dans le cours inférieur et en aval au villageMansourieh un état de pollution est constaté durant toutel’année en raison des déversements permanents des eaux uséespar les riverains.

Il serait intéressant de suivre ultérieurement l’évolution del’état écologique de cette rivière pour apprécier l’impact destravaux d’aménagement que va connaître ce secteur du NahrBeyrouth.

REMERCIEMENTS:

Nous tenons à remercier MM Raymond Gèze, NicolasAlouf, Youssef Zaatar, Doumit Zaouk et Wissam Khalaf quinous ont aidé à réaliser cette étude.

REFERENCES

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136

5

Tableau 1 : Liste faunistique des macroinvertébrés benthiques Dates : 1 = 11/11/97; 2 = 14/1/98; 3 = 10/3/98; 4 = 16/5/98; 5 = 18/7/98. Nb U.S. = nombre d’unités systématiques I B = indice biotique de Verneaux et Tuffery I s-w = indice de diversité de Shannon et Weaver

STATIONS A B C D E1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5

UNITÉSSYSTÉMATIQUES

PLANAIRE

DUGESIA GONOCEPHALA

01 08 04

Annélides Oligoch tes 01 08 02 06 15 05 19 51 14 01 07 03 06 03 11 16 10 01 04 16 32 Tubifex 127 102 13 124 09 62 87 Erpobdella 04 03 05 02 02 06 08

Crustacés Echinogammarus 01 01 02 Gammarus 25 84 97 26 34 09 01

Ephéméroptères Baetis 145 253 273 187 33 06 14 06 26 01 20 15 28 83 02 04 13 25 46 06 03 13 08 Heptagenia 191 352 84 185 112 11 05 01 02 Caenis 80 36 07 12 09 Ephemera 01 01 02 06 02

Plécoptères Leuctra 97 117 04 26 17 01 04 02 02 03 Protonemura 18 04 03 11 Brachyptera 06 04 08 01 10 04

H. Odonates Agrion 01 01 Gomphidae 01 04 02 02 Aeschnidae 06 01 01 01 01 02 Cordulegaster 01

Coléoptères Stenelmis 08 19 05 12 07 Elmis 20 01 11 02 Riolus 02 03 01 03 Grouvellinus 01 01

Trichoptères Rhyacophila 01 08 13 12 16 Glossosomatidae 05 02 Hydropsyche 11 04 16 11 07

Diptères Atherix 01 04 04 02 02 01 01 01 Tipulidae 01 01 01 03 02 01 02 03 Limonidae 06 01 01

PTYCHOPTERA

02 04 03 01 01 01

SIMULIUM

01 01 03 08 10 01 01 08 11 03 01 14 13 10 10 02

Chironomidae 22 05 07 17 11 10 08 15 27 01 50 99 34 12 17 13 33 27 11 71 27 27 15 18 Stratiomyidae 10 11 09 01 01 Atalantinae 01 01 01 01 Hemerodromiinae 01 Anticidae 01

Total 524 893 538 506 284 147 149 86 62 154 176 12 243 124 84 216 33 54 77 83 126 72 50 116 146

Unités Systématiques 14 16 22 16 14 06 09 08 06 06 13 07 19 13 11 13 07 05 06 06 04 11 06 06 05

IS-W 2.3 2.3 3.1 2.7 2.9 0.8 1.6 1.9 1.9 0.8 2.4 2.5 2.3 2.7 3.1 2.3 2.1 1.4 2.2 2.2 1.3 2.8 1.8 1.6 1.5 IB 08 10 10 10 09 04 07 08 05 05 06 07 10 08 07 06 05 04 05 05 04 06 05 5 4

137

6

Figure 1 – Localisation des stations le long du Nahr Beyrouth

Figure 2 – Profil longitudinal du Nahr Beyrouth

5Km

Beyrouth

Jisr Bacha

Daychounié

Ain EdelbéKhraibé

Hammana

Mer Mediterranée

ABC

D

E

N

0 5 10 15 20 25 300

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

Pente faible

Pente forte

Pente moyenne

B

C

DE

A

Altitude (m)

Distance (km)

11/11/9214/01/9810/03/9816/05/9818/07/98moyenne

+

138

Figure 3 – Indices biotiques de Verneaux et Tuffery.

Figure 4 – Indice de diversité de Shannon et Weaver.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1 0

I B

S ta t io n sD ECBA

0

1

2

3

4

A B C D E

I s-w

Stations

11/11/9214/01/9810/03/9816/05/9818/07/98moyenne

+

139