Abstract
The recent canalisation (in the nineteen sixties) of the upper Rhine has modified the exchange processes between the river and its groundwater in the floodplain of Alsace. The Rhine seeps through its gravelly bed and in this way feeds the nearby groundwater table by means of the so-called ‘Rhine filtrates’. Using a few groundwater stream examples, this paper presents the characterization and localisation of these infiltrations. The Rhine filtrates are characterized by a high level of chloride and a low level of nitrate, these compounds being hydrological tracers, specific for the Alsatian floodplain (chloride resulting from contamination by the potash mines in the south of Alsace). They are also defined by high levels of phosphate and mercury (very localized injection). Phosphate is responsible for eutrophication which is observable in the appearance of specific aquatic macrophyte communities. Groundwater contamination by mercury is reflected by its accumulation in the bryophyte Fontinalis antipyretica sampled in ground-water streams. Thus aquatic vegetation, and more particularly the distribution of macrophyte communities, is used as an ecological descriptor of the exchange between the Rhine and its groundwater. The maximum injection of Rhine filtrates occurs between two areas of stillwater (hydroelectric dams), where the Rhine dominates its plain and where the substrate is constituted of coarse gravels.
This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.
Similar content being viewed by others
References
Amoros, C, A. L. Roux, J. L. Reygrobellet, J. P. Bravard & G. Pautou, 1987. A method applied ecological studies of fluvial hydrosystems. Regulated rivers 1: 17–36.
APHA, 1985. Standard methods for the examination of water and wastewater, 16th edn. American Public Health Association, Washington.
Bournaud, M. & C. Amoros, 1984. Des indicateurs biologiques aux descripteurs de fonctionnement: quelques exemples dans un système fluvial. Bull. Ecol. 15: 57–66.
Braun-Blanquet, J., 1964. Pflanzensoziologie Grundzüge des Vegetation skunde 3rd edn. Springer Verlag, Wien, New York, 543 p.
BRGM-SGAL, 1978. Etude de l'invasion des eaux rhénanes dans la nappe phréatique d'Alsace en aval de Fessenheim. Rapport BRGM-SGAL (Bureau Régional de Géologie Minière-Service-Géologique d'Alsace-Lorraine), 0133 Strasbourg, ed. SRAE, Horbourg-Wihr (Alsace, France), 29 pp.
BRGM-SGAL, 1983. Qualité de la nappe de la plaine d'Alsace. Situation en 1983 et évolution depuis 1970. Carte des chlorures, sulfates et nitrates, Agence de l'eau Rhin-Meuse, région Alsace. 1 carte.
Carbiener, R., 1983. Le grand Ried Central d'Alsace: écologie et évolution d'une zone humide d'origine fluviale rhénane. Bull. Ecol. 14: 249–277.
Carbiener, R. & W. Krause, 1975. Die Chloridkonzentration in den Gewässern der Oberrheinebene und ihrer Randgebirge. Erdkunde, Archiv für wissenschaftliche Geographie, 29: 267–277.
Carbiener, R. & A. Ortscheit, 1987. Wasserpflanzengesellschaften als Hilfe zur Qualitätüberwachung eines der grössten Grundwasservorkommen Europas. Proc. Int. Symp. IAVS, Tokyo-Yokohama, 1984, Miyawaki et al. (eds): 283–312.
Carbiener, R., M. Tremolieres, A. Ortscheit, J. P. Klein, 1988. Les associations végétales biorévèlatrices des échanges hydrologiques eaux de surface-eaux souterraines. In Kobus H. & L. Zilliox (eds) ‚Contamination des eaux souterraines par les nitrates, incidences de l'agriculture sur la qualité des eaux souterraines et mesures de protection’, Deutschfranzösisches Kolloquium 6 okt. 1988, Universität Stuttgart et Université Louis Pasteur Strasbourg, 71 des Veröff. Institut für Wasserbau, Universität Stuttgart: 171–200.
Carbiener, R. & M. Tremolieres, 1990. The Rhine rift valley groundwater-river interactions: evolution of their susceptibility to pollution. Regulated rivers: Research and management, 5: 375–389.
Carbiener, R., M. Tremolieres, J. L. Mercier & A. Ortscheit, 1990. Aquatic macrophyte communities as bioindicators of eutrophication in calcareous oligosaprobe stream waters (Upper Rhine plain, Alsace). Vegetatio 86: 71–88.
Castella, E. & C. Amoros, 1988. Freshwater macroinvertebrates as functional describers of the dynamics of former river beds. Verh. Int. Ver. Limnol. 23: 1299–1305.
Decamps, H. & R. J. Naiman, 1989. L'écologie des fleuves. La recherche, 208: 310–319.
Gregory, S. V., F. J. Swanson, W. A. MC Kee, & K. W. Cummins, 1991. An ecosystem perspective of riparian zones. Focus on links between land and water. Bioscience 41: 540–551.
Haslam, S. M., 1982. River plants, Cambridge Univ. Press. 396 pp.
Haslam, S. M., 1982. A proposed method for monitoring river pollution using macrophytes. Envir. Techn Lett. 3: 19–43.
Klein, J. P. & R. Carbiener, 1988. Effects des crues de l'Ill sur les phytocénoses aquatiques de deux rivières phréatiques du secteur de Benfeld et d'Erstein: La Lutter et le Bronrwasser. Intérêt des plantes aquatiques comme bioindicateurs d'eutrophisation. Bull. Ass. Phil. Alsace et Lorraine. 24: 3–34.
Klosowski, S., 1985. Habitat requirements and bioindicator value of the main communities of aquatic vegetation in north-east Poland. Pot. Arch. Hydrolbiol. 32: 7–29.
Klosowski, S. & H. Tomaszewicz, 1989. Habitat conditions of the phytocoenoses of Myriophylletum alterniflori Lemée 1937 EM. Siss. 1943, Myriophylletum verticillati Soo 1927 and Myriophylletum spicati Soo 1927 in Poland. Aquat. Bot 35: 337–356.
Kohler, A., 1971. Zur Ökologie submerser Gefäss-Makro phyten, in Fliessgewässern. Ber. Dtsch. Bot. Ges., 84: 713–720.
Kohler, A., 1982. Wasserpflanzen als Belastungsindikatoren. Dechenia-beihefte (Bonn), 26: 31–42.
Kohler, A. & G. H. Zeltner, 1981. Der Einfluss von Be- und Entlastung auf die Vegetation von Fliessgewässern. Daten und Dokumente zum Umweltschutz Sonderreihe Umwelttagung. 31: 127–139.
Konold, W., O. Schäfer & A. Kohler, 1990. Wasserpflanzen als Bioindikatoren, dargestellt am Beispiel kleinerer Stillgewässer Oberschwabens und der Franche-Comité. Ökol. Natursch 3: 167–180.
Lafont, M. & A. Durbec, 1991. Essai de description biologique des interactions entre eau de surface et eau souterraine: vulnérabilité d'un aquifère à la pollution d'un fleuve. Annls Limn. 26: 119–129.
Lehotsky, J., 1986. Variations de la qualité des eaux du Danube pendant l'infiltration riveraine. Etudes et rapports d'hydrologie, ‚Pollution et protection des aquifères’ ed. UNESCO: 406–419.
Lowrance, R. R., R. L. Todd & L. E. Asmussen, 1983. Waterborne nutrient budgets for the riparian zone of an agricultural watershed. Agriculture, Ecosystems and environment. 10: 371–384.
Mouvet, C., 1986. Mousses aquatiques et métaux lourds. Synthèse méthodologique. Laboratoire d'Ecologie, Université de Metz, Agence de l'eau Rhin-Meuse, Agence de l'eau Rhône-Méditerranée-Corse, 110 p.
Muller, S., 1990. Une séquence de groupements végétaux bioindicateurs d'eutrophisation croissante des cours d'eau faiblement minéralisés des Basses Vosges gréseuses du Nord. C. r. Acad. Sci. Paris. 310: 509–514.
Rintanen, T., 1982. Botanical lake types in Finnish lapland. Ann. bot. fern. 19: 247–274.
Robach, F., E. Eglin & R. Carbiener, 1991. L'hydrosystème rhénan: évolution parallèle de la végétation aquatique et de la qualité de l'eau (Rhinau). Bull Ecol. 22: 227–241.
Roeck, U., M. Tremolieres, A. Exinger & R. Carbiener, 1991. Utilisation des mousses aquatiques dans une étude sur le transfert du mercure en tant que descripteur du fonctionnement hydrologique (échanges cours d'eau-nappe) en plaine d'Alsace, Bull. d'hydroécologie. 12: 95–109.
Sanchez-Perez, J. M., M. Tremolieres & R. Carbiener, 1991a. Une station d'épuration naturelle des phosphates et nitrates apportés par les eaux de débordement du Rhin: la forêt alluviale à Frêne et Orme. C. r. Acad. Sc., 312, série III: 395–402.
Sanchez-Perez, J. M., M. Tremolieres, A. Schnitzler, R. Carbiener, 1991b. Evolution de la qualité physico-chimique des eaux de la frange superficielle de la nappe phréatique en fonction du cycle saisonnier et des stades de succession des forêts alluviales rhénanes (Querco-Ulmetum). Acta Oecol. 12: 581–601.
Simler, L., L. Valentin & A. Duprat, 1979. La nappe phréatique du Rhin en Alsace. Sciences géologiques 60: 266 p.
Schwabe-Braun, A. & R. Tüxen, 1981. Zur Synsystematik der Klasse Lemnetea minoris in Europa. Ber. der Internat. Symp. Int. Ver. Vegetation skunde. ‚Syntaxonomie’, Cramer (ed.): 181–205.
Vannote, R. L., G. W. Minshall, K. W. Cummins, J. R. Sedell & C. E. Cushing, 1980. The river continuum concept. Can. J. Fish Aquat. 37: 130–137.
Van Wijk, R. J., 1988. Ecological studies on Potamogeton pectinatus L. I. General characteristics, biomass production and life cycles under field conditions. Aquat. Bot. 31: 211–258.
Von Gunten, H. R. & T. P. Kull, 1986. Infiltration of inorganic compounds from the Glatt river, Switzerland, into a groundwater aquifer. Wat. air soil Pollut. 29: 333–346.
Weber-Oldecoop, D. W., 1978. Typologisch Bedeutsame Wasserpflanzengesellschaften von Fliessgewässern als Glieder von Gesellschaftskomplexen. Berichte des internationalen Symposien des internationalen Vereinigung für Vegetationskunde, ‚Assoziationskomplexe (Sigmeten) and ihre praktische Anwendung’, Cramer (ed.): 83–95.
Weiss, D., M. Tremolieres & R. Carbiener, 1991. Biodisponobilité comparée du phosphore en fonction d'un gradient d'inondabilité dans les forêts alluviales (plaine rhénane d'Alsace). C. r. Acad. Sc; Paris, 313, Série III: 245–251.
Wiegleb, G., 1978. Der soziologische Konnex der 47 haufigsten Macrophytender Gewässer Mitteleuropas. Vegetatio 38: 165–174.
Wiegleb, G., 1984. A study of habitat conditions of the macrophytic vegetation in selected river segments in western lower Saxony (Fed. Rep of Germany). Aquat. Bot. 18: 313–352.
Author information
Authors and Affiliations
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Trémolières, M., Eglin, I., Roeck, U. et al. The exchange process between river and groundwater on the Central Alsace floodplain (Eastern France). Hydrobiologia 254, 133–148 (1993). https://doi.org/10.1007/BF00014108
Received:
Revised:
Accepted:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/BF00014108