• Hydrométrie : mesurer les débits d’une rivière, pourquoi et comment ?

    Prédire et gérer les débits des cours d’eau est une nécessité pour la maîtrise des crues, l’alimentation en eau, l’agriculture et la production d’énergie. Savoir mesurer ces débits est cependant un préalable. Ceci constitue l’hydrométrie, science distincte et complémentaire de l’hydrologie (science de l’eau dans son environnement naturel) et de l’hydraulique (physique des écoulements). Environ un tiers de la pluie qui tombe sur les continents retourne à la mer et aux océans (les deux autres tiers s’évaporant directement ou étant consommés par les végétaux). A l’échelle de la Terre, ce sont ainsi près de 36 000 km3 d’eau qui transitent chaque année par les fleuves. Mais ces quantités peuvent être très inégalement réparties, tant d’un continent à l’autre, que –pour une même rivière– d’une année à l’autre ou au sein d’une même année. Cette irrégularité ne peut être approchée qu’en mesurant en permanence les débits de ces rivières. Or, la mesure continue des débits d’un cours d’eau ne peut pas s’obtenir de façon directe, mais est le fruit d’un processus expérimental mariant plusieurs observations de terrain…

    1. Mesurer les débits d’une rivière, une question ancienne mais difficile

    L’hydrométrie, science distincte et complémentaire de l’hydrologie (science de l’eau dans son environnement naturel) et de l’hydraulique (physique des écoulements) est la discipline qui cherche à  mesurer les débits des rivières. Le débit  —volume d’eau traversant une section de cours d’eau pendant une unité de temps— s’exprime ainsi en  mètres cube par seconde (m3/s).
    Chaque cours d’eau suit un régime particulier, déterminé par le rythme des précipitations et son « terroir » hydrologique. Pour le fleuve le plus alimenté du monde, l’Amazone, la variation de débit entre deux mois extrêmes d’une même n’est que de un à deux. Et d’une année sur l’autre, son débit moyen annuel à son embouchure ne varie que de 10 à 15 % autour de sa valeur de 206 000 m3/s. L’Amazone est un fleuve extrêmement régulier.
    A contrario, un fleuve africain comme le Chari présente un débit moyen de 1197 m3/s à son débouché dans le lac Tchad. Au sein d’une même année, la variation de débit entre deux mois extrêmes est d’un facteur 20 (150 à 3000 m3/s). Et d’une année à l’autre, l’écoulement annuel moyen peut varier du simple au double : 739 m3/s en 1942, 1720 m3/s en 1956. Le Chari a donc un régime beaucoup plus contrasté.
    Mais comment mesure-t-on ces débits ? Depuis l’Antiquité, l’Homme s’y est intéressé, a minima, lorsqu’il est devenu dépendant de l’agriculture. Mais c’est un problème beaucoup plus difficile que sa familiarité pourrait laisser croire.  Ce qui fit écrire à James Jeans  (physicien britannique, 1877-1946) : « La radiation totale émise par le Soleil dans l’unité de temps, transformée en masse, est quelque chose qui ressemble à 10 000 fois celle de l’eau qui coule dans la Tamise sous le pont de Londres ; et incidemment, si le facteur 10 000 est grossier, ce n’est pas parce que nous connaissons mal la masse exacte de la radiation solaire, mais parce que nous ne sommes pas capables de bien mesurer le débit moyen de la Tamise. »

    Encyclopédie environnement - hydrométrie - Ouvèze à Vaison la Romaine

    2. Pourquoi mesure-t-on le débit des rivières de nos jours ?

    La mesure des débits d’une rivière répond à plusieurs finalités :
    • de gestion opérationnelle d’ouvrages hydrauliques (aménagements hydro électriques, systèmes d’irrigation, réservoirs d’écrêtement des crues ou de soutien des étiages…) ;
    • de dimensionnement de ces ouvrages, par la connaissance des caractéristiques de ces cours d’eau ;
    • de contrôle réglementaire, pour vérification des obligations de restitution de débit en aval d’ouvrages (débit minimum pour assurer la survie piscicole, le maintien d’autres usages ; la non aggravation des crues), la déclaration d’état de calamité (sécheresses…) ;
    • de protection des biens et des personnes, par l’annonce des crues ;
    • de patrimoine, par la constitution de séries d’observations de longue durée, indispensables pour connaitre les évolutions des régimes des cours d’eau, sensibiliser les populations aux risques naturels, affecter une probabilité aux événements extrêmes (crues, étiages).
    • L’intérêt de ces mesures se trouve aujourd’hui renforcé par les défis actuels que constituent le réchauffement climatique, les nouvelles demandes de partage de l’eau entre différents usages (récréatifs, énergétiques, irrigation, eau potable), la restauration ou la préservation des milieux naturels et de leur biodiversité, la demande sociale de connaissances, les vulnérabilités accrues de la société.Encyclopédie environnement - hydrométrie - Station de mesure des débits de l’Isère à Grenoble
      Notons que l’on compte aujourd’hui en France Métropolitaine environ 3500 stations hydrométriques, principalement gérées par le Ministère de l’Environnement et par les opérateurs d’ouvrages hydro électriques ou d’irrigation. Plus de 80 % sont télétransmises en temps réel. Cette densité (0,63/ 100 km²) est dans la moyenne de l’Europe occidentale, de l’ordre de celle du Royaume Uni, supérieure à l’Espagne, mais inférieure à la Suisse ou l’Allemagne.
    • Encyclopédie environnement - hydrométrie - Mesure de niveau par radar émergé
  • You might also like