L’hydrométrie est une science fascinante qui permet de mesurer le débit des rivières. Chaque cours d’eau a son propre régime, influencé par les précipitations et les caractéristiques locales du bassin versant. Ainsi, l’Amazone, le fleuve le plus alimenté du monde, se distingue par un débit extrêmement régulier, tandis que le Chari, un fleuve africain fantaisiste, voit son débit moyen doubler d’une année à l’autre. Mais comment mesure-t-on réellement ces débits ? C’est une tâche bien plus complexe qu’on ne pourrait le penser.
Pourquoi mesure-t-on le débit des rivières ?
La mesure des débits des rivières permet de répondre à plusieurs objectifs essentiels :
- Annoncer les crues et protéger les biens et les personnes ;
- Dimensionner et gérer les barrages pour produire de l’électricité, irriguer les cultures et réguler les crues ou les sécheresses ;
- Mener des contrôles réglementaires pour identifier les états de calamités et déterminer les règles de partage de l’eau entre les différents utilisateurs ;
- Cumuler des observations sur plusieurs décennies afin de mieux comprendre les évolutions climatiques, sensibiliser les populations aux inondations et mieux appréhender les sécheresses.
En France métropolitaine, environ 3000 stations mesurent les débits des rivières. Plus de 80% de ces stations sont télétransmises en temps réel et sont principalement exploitées par le Ministère de l’Environnement ainsi que par les exploitants d’ouvrages hydroélectriques ou d’irrigation.
Comment mesure-t-on le débit des rivières ?
Mesurer le débit d’une rivière est une opération complexe qui ne peut être réalisée qu’en des points spécifiques. Il est impossible de suivre directement le débit de la rivière dans son intégralité. C’est pourquoi on mesure en continu la hauteur d’eau et on la convertit ensuite en débit à l’aide d’une courbe de tarage. Le processus de mesure du débit comprend quatre étapes :
- Mesurer en continu les hauteurs d’eau en un point où l’on peut établir une relation entre la hauteur et le débit de la rivière ;
- Effectuer des jaugeages pour construire cette relation (courbe de tarage) et convertir les hauteurs en débits ;
- Suivre l’évolution de cette courbe de tarage au fil du temps ;
- Contrôler, convertir et mettre à disposition les débits ainsi calculés.
La mesure des hauteurs d’eau était autrefois effectuée manuellement à l’aide de lectures visuelles réalisées quotidiennement sur des échelles graduées. Aujourd’hui, des appareils automatiques enregistrent en continu les hauteurs d’eau, ce qui permet d’obtenir des données plus précises. Ces dispositifs sont placés dans ou au contact de l’eau, bien que les capteurs fonctionnant hors de l’eau soient de plus en plus privilégiés pour leur résistance aux agressions directes de la rivière.
Pour établir la relation entre les hauteurs et les débits, deux méthodes principales sont utilisées :
- L’exploration du champ des vitesses, qui consiste à cartographier les vitesses locales du courant à l’aide de moulinets hydrométriques ou de sonars acoustiques basés sur l’effet Doppler.
- Les jaugeages par dilution, qui consistent à injecter un traceur dans la rivière et à mesurer son évolution de concentration en aval. Plus la concentration diminue, plus le débit est élevé. Différentes générations de traceurs ont été utilisées, mais on privilégie actuellement les traceurs fluorescents ou le sel de cuisine.
Le suivi de la courbe de tarage constitue le cœur de métier de l’hydrométrie. Il nécessite une stratégie de jaugeage adaptée en fonction des fluctuations naturelles de la rivière.
Quels enjeux aujourd’hui pour l’hydrométrie ?
L’hydrométrie est un processus complexe et coûteux qui nécessite des déplacements sur le terrain et une expertise approfondie de la physique des écoulements et du cycle de l’eau. Le coût d’exploitation annuel d’une station de mesure est toujours supérieur à son coût d’investissement initial. De plus, l’hydrométrie est un processus en constante évolution, notamment avec l’émergence de nouvelles technologies d’imagerie et de communication qui augmentent la quantité de données collectées. Il est donc essentiel de développer des compétences et des stratégies adaptées pour traiter, contrôler et conserver ces informations.
L’hydrométrie joue un rôle crucial dans la meilleure connaissance des milieux naturels, la réduction de la vulnérabilité aux aléas et les défis actuels liés au dérèglement climatique et à la préservation de la biodiversité. C’est une discipline artisanale, souvent méconnue mais essentielle pour comprendre et préserver nos rivières.
Cet article a été adapté à partir de l’article original en français publié sur ECHOSCIENCES – Grenoble et a été rédigé par Christian Lallement, ancien Directeur à l’Unité de Production Hydraulique Alpes d’EDF et ancien président de la Commission Française de Normalisation de mesures de débits en rivière.
L’hydrométrie est une science fascinante qui permet de mesurer le débit des rivières. Chaque cours d’eau a son propre régime, influencé par les précipitations et les caractéristiques locales du bassin versant. Ainsi, l’Amazone, le fleuve le plus alimenté du monde, se distingue par un débit extrêmement régulier, tandis que le Chari, un fleuve africain fantaisiste, voit son débit moyen doubler d’une année à l’autre. Mais comment mesure-t-on réellement ces débits ? C’est une tâche bien plus complexe qu’on ne pourrait le penser.
Pourquoi mesure-t-on le débit des rivières ?
La mesure des débits des rivières permet de répondre à plusieurs objectifs essentiels :
- Annoncer les crues et protéger les biens et les personnes ;
- Dimensionner et gérer les barrages pour produire de l’électricité, irriguer les cultures et réguler les crues ou les sécheresses ;
- Mener des contrôles réglementaires pour identifier les états de calamités et déterminer les règles de partage de l’eau entre les différents utilisateurs ;
- Cumuler des observations sur plusieurs décennies afin de mieux comprendre les évolutions climatiques, sensibiliser les populations aux inondations et mieux appréhender les sécheresses.
En France métropolitaine, environ 3000 stations mesurent les débits des rivières. Plus de 80% de ces stations sont télétransmises en temps réel et sont principalement exploitées par le Ministère de l’Environnement ainsi que par les exploitants d’ouvrages hydroélectriques ou d’irrigation.
Comment mesure-t-on le débit des rivières ?
Mesurer le débit d’une rivière est une opération complexe qui ne peut être réalisée qu’en des points spécifiques. Il est impossible de suivre directement le débit de la rivière dans son intégralité. C’est pourquoi on mesure en continu la hauteur d’eau et on la convertit ensuite en débit à l’aide d’une courbe de tarage. Le processus de mesure du débit comprend quatre étapes :
- Mesurer en continu les hauteurs d’eau en un point où l’on peut établir une relation entre la hauteur et le débit de la rivière ;
- Effectuer des jaugeages pour construire cette relation (courbe de tarage) et convertir les hauteurs en débits ;
- Suivre l’évolution de cette courbe de tarage au fil du temps ;
- Contrôler, convertir et mettre à disposition les débits ainsi calculés.
La mesure des hauteurs d’eau était autrefois effectuée manuellement à l’aide de lectures visuelles réalisées quotidiennement sur des échelles graduées. Aujourd’hui, des appareils automatiques enregistrent en continu les hauteurs d’eau, ce qui permet d’obtenir des données plus précises. Ces dispositifs sont placés dans ou au contact de l’eau, bien que les capteurs fonctionnant hors de l’eau soient de plus en plus privilégiés pour leur résistance aux agressions directes de la rivière.
Pour établir la relation entre les hauteurs et les débits, deux méthodes principales sont utilisées :
- L’exploration du champ des vitesses, qui consiste à cartographier les vitesses locales du courant à l’aide de moulinets hydrométriques ou de sonars acoustiques basés sur l’effet Doppler.
- Les jaugeages par dilution, qui consistent à injecter un traceur dans la rivière et à mesurer son évolution de concentration en aval. Plus la concentration diminue, plus le débit est élevé. Différentes générations de traceurs ont été utilisées, mais on privilégie actuellement les traceurs fluorescents ou le sel de cuisine.
Le suivi de la courbe de tarage constitue le cœur de métier de l’hydrométrie. Il nécessite une stratégie de jaugeage adaptée en fonction des fluctuations naturelles de la rivière.
Quels enjeux aujourd’hui pour l’hydrométrie ?
L’hydrométrie est un processus complexe et coûteux qui nécessite des déplacements sur le terrain et une expertise approfondie de la physique des écoulements et du cycle de l’eau. Le coût d’exploitation annuel d’une station de mesure est toujours supérieur à son coût d’investissement initial. De plus, l’hydrométrie est un processus en constante évolution, notamment avec l’émergence de nouvelles technologies d’imagerie et de communication qui augmentent la quantité de données collectées. Il est donc essentiel de développer des compétences et des stratégies adaptées pour traiter, contrôler et conserver ces informations.
L’hydrométrie joue un rôle crucial dans la meilleure connaissance des milieux naturels, la réduction de la vulnérabilité aux aléas et les défis actuels liés au dérèglement climatique et à la préservation de la biodiversité. C’est une discipline artisanale, souvent méconnue mais essentielle pour comprendre et préserver nos rivières.
