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généralitésLe débit d'une rivière représente le volume d'eau s'écoulant en un temps donné (en une seconde en général) à un moment précis et à un endroit précis de cette rivière. Cette notion de débit (que l'on exprime le plus souvent en m3/s) ne doit pas être confondue avec celle de la vitesse du courant ou de la section mouillée (profondeur d'eau x largeur de la rivière)
La connaissance des débits des rivières et de leurs variations (régime hydrologique) est nécessaire pour divers objectifs :
connaissance générale des ressources en eau de surface.
dimensionnement des ouvrages de franchissement (ponts).
protection (avec ses limites) des lieux habités.
réponses à des demandes de prélèvement ou de rejet.
Suivi et gestion des prélèvements (irrigation, par exemple).
Il n’y a pratiquement pas, pour des raisons de coût et de complexité des installations, d'enregistrement direct des débits de rivières.
Le suivi du débit des rivières se fait au moyen d'un réseau hydrométrique composé d'un ensemble de stations hydrométriques comprenant principalement des stations de jaugeage et quelques stations limnimétriques ou limnigraphiques (les stations limnimétriques sont dédiées à l'enregistrement des hauteurs d'eau uniquement)
Les principes de base des stations de jaugeage existantes sont les suivants :
enregistrements en continu (par enregistreur électronique) des hauteurs d ‘eau mesurées par un capteur et contrôlées avec une échelle graduée de référence,
réalisation de mesures de débit (appelées : jaugeages), qui consistent à mesurer en même temps la section mouillée de la rivière et les vitesses de l ‘eau en de nombreux points de cette section (nous effectuons très couramment 10 jaugeages par an et par station)
établissement d’une relation entre hauteurs et débits (appelée : courbe de tarage).
conversion, par calculs, de la chronique des hauteurs enregistrées en chronique des débits en utilisant la courbe de tarage.
Pour qu‘ un site permette d’établir une chronique de débits, il faut que la relation hauteur-débit (courbe de tarage) soit stable pendant des périodes d’une durée suffisante (plusieurs années, plusieurs mois dans certains cas).
D’autres contraintes (absence de bras multiples, accès du site en tous temps…) font que le nombre de sites susceptibles de convenir sont en nombre limité et qu’ils nécessitent parfois des aménagements pour fournir des données fiables, particulièrement en basses eaux.
Le choix de l'emplacement d'une station de jaugeage est d'autant plus important qu'elle est destinée à rester longtemps en place. En effet la fiabilité et la représentativité de ses données ne présenteront vraiment d'intérêt qu'après au moins 10 ans de fonctionnement et plus les chroniques de hauteurs et de débits seront longues, plus intéressantes seront les valeurs statistiques calculées.
Chaque rivière ne peut évidemment pas être suivie par une station de jaugeage, les choix qui ont été faits à travers le réseau existant privilégient la Loire et ses principaux affluents (avec éventuellement plusieurs stations d'amont en aval) mais également des rivières représentatives d'un point de vue géographique, taille et typologie du bassin versant, type d'écoulement, réactivité etc. de manière à pouvoir utiliser la connaissance acquise à partir de ces stations pour répondre à des demandes portant sur des rivières similaires ne bénéficiant pas d'un suivi par une station.
En ce qui concerne les rivières dont l'alimentation de base provient de l'aquifère des calcaires de Beauce (on parle dans ce cas de rivières exutoires de la nappe de Beauce), en complément des données fournies par les stations de jaugeage en place dans ce secteur, un suivi régulier d'autres rivières est effectué depuis 1997 à une fréquence de 4 à 5 semaines. Ces mesures ponctuelles de débits tout au long de l'année permettent d'établir des corrélations entre le niveau de remplissage de la nappe de Beauce et les écoulements des rivières concernées par cet aquifère.
Des jaugeages ponctuels sont également réalisés hors des stations de jaugeage, soit pour répondre à des demandes particulières (qualité des eaux en particulier), soit pour contribuer à la connaissance générale des régimes hydrologiques des cours d'eau de la région. Toutes les mesures effectuées (plus de 15 000 mesures sur 1600 points de mesures !) ont été entrées dans une base de données
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le réseau hydrométriqueAfin de connaître les hauteurs et les débits des principaux cours d'eau de la région, la DREAL Centre gère un réseau de 65 stations hydrométriques dans la Région Centre (58 stations de jaugeage et 7 stations limnimétriques ou limnigraphiques ).
Ce réseau a bénéficié, pour sa modernisation, d'une participation
financière de la Région Centre (Contrat de Plan Etat-Région) et des deux Agences
de l'Eau (Loire-Bretagne et Seine-Normandie).
Les deux
Agences de l'Eau apportent leur contribution
financière à la DREAL pour l'exploitation du réseau
Chaque station mesure en continu la hauteur d'eau en un point donné d’une rivière. Le suivi des débits est obtenu par la conversion des hauteurs à l’aide des courbes de tarage, élaborées à partir des
jaugeages.Un important travail de terrain (maintenance des
stations hydrométriques et réalisation des mesures par les jaugeurs) permet de garantir la fiabilité des données.Au bureau, après le dépouillement des mesures et l'établissement des courbes de tarage, les fichiers des hauteurs enregistrées et les courbes de tarage sont validés puis envoyés dans la banque nationale HYDRO du MEEDDM (Ministère de l’Écologie, de l'Énergie, du Développement Durable et de la Mer), qui effectue le calcul et le stockage des débits journaliers ainsi que de nombreux calculs d'hydrologie.
Parmi ces stations, auxquelles s’ajoutent 26 stations gérées par des DREAL voisines et 7 gérées par d'autres services ( SHPC Vienne-Thouet pour la prévision des crues et E.D.F.
) , une bonne partie est également utilisée à des fins de police de l’eau, dans le cadre des situations de crise (étiages sévères, crues exceptionnelles…).
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C’est une station hydrométrique sur laquelle, régulièrement, des mesures de débit instantané ou jaugeages sont effectués. Elle se compose des éléments suivants :
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Un jaugeage consiste à mesurer le débit instantané d’un cours d’eau en un point donné. Pour ce faire il existe plusieurs méthodes, dont :
Cette dernière méthode est la plus utilisée par les jaugeurs sur la région centre. Le soin apporté à ces mesures est une très bonne base pour l'établissement de la courbe de tarage.
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• les jaugeurs ou techniciens d'hydrométrie
Ce sont les acteurs principaux de l’hydrométrie. Spécialistes de la mesure en rivière dont l’activité s’est étoffée au fil des années avec l’arrivée de nouvelles technologies comme l’informatique, la télétransmission…
Leur activité consiste non seulement à la gestion du parc de stations et la mesure des débits mais aussi au dépouillement des données , à l'alimentation de la banque nationale HYDRO , à la critique , la validation et la diffusion des données. Le technicien en hydrométrie partage donc son activité entre terrain et bureau.
L'hydrologue est l'utilisateur principal des mesures effectuées par les techniciens, son rôle consiste à effectuer la synthèse des données hydrologiques produites par les stations de jaugeage, à les comparer entre elles, à les croiser avec d'autres paramètres (pluviométrie, état et réactivité des nappes souterraines, influence des activités humaines etc.), à essayer de comprendre les phénomènes en jeu et leur évolution afin de pouvoir répondre aux nombreuses demandes.
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Il faut noter que certains de ces limnigraphes sont encore en service (depuis plus de 30 ans !) et que la précision obtenue était presque comparable à celle des capteurs actuels. Les données anciennes stockées dans la banque ne sont donc pas imprécises. Le bénéfice principal de la modernisation réside essentiellement dans la plus grande rapidité du traitement et la possibilité de télétransmission.
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• Définitions, descriptions en hydrométrie et hydrologie
hydrométrie hydrologie réseau hydrométrique jaugeages station limnimétrique station limnigraphique stations de jaugeage courbe de tarage banque nationale de données HYDRO hydrogramme débits (moyens) mensuels, annuels ou interannuels débits caractéristiques crues moyennes eaux étiage fréquence fréquence au non-dépassement quinquennal QMNA débit moyen interannuel module hydraulicité bassin versant lame d’eau évapotranspiration infiltration
