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Eau et milieux aquatiques

Hydrométrie

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publié le 30 juillet 2010 (modifié le 7 novembre 2017)

L’hydrométrie a pour objet la mesure des caractéristiques de l’écoulement des rivières, pour en donner une description quantitative. La connaissance des niveaux d’eau, des débits des cours d’eau et éventuellement des vitesses, est essentielle dans toute activité en lien avec les rivières, qu’il s’agisse de projets d’aménagement ou d’études, pour le suivi ou la prévision en temps réel des crues (inondations) ou des étiages (sécheresse), ou encore dans les domaines de la navigation fluviale, de l’assainissement ou de l’énergie, entre autres exemples.

Le suivi des rivières à la base de la connaissance hydrologique est assuré à partir d’un réseau de stations hydrométriques installées en différents points de la quasi totalité des cours d’eau de la région d’Île-de-France. La DRIEE Ile-de-France en assure l’installation, la maintenance du matériel et l’exploitation des mesures.

Sur le bassin Seine-Normandie, les stations sont gérées par les différentes DREAL et la DRIEE selon une organisation décrite dans son POH de 2015 (format pdf - 1.2 Mo - 06/11/2017) (Plan d’Organisation de l’Hydrométrie). La répartition est résumée par la carte (format pdf - 104.4 ko - 06/11/2017) en annexe 3.

La connaissance issue de ces stations est également régulièrement complétée et la mesure contrôlée par des mesures de débit ponctuelles et manuelles : les jaugeages.

La mesure du débit

La DRIEE Ile-de-France gère un réseau d’une centaine de stations hydrométriques essentiellement localisées en région Ile-de-France. Un grand nombre de ces stations permet d’évaluer en temps réel et en continu le débit des principaux cours d’eau franciliens.

L’élément essentiel de l’équipement d’une station hydrométrique est l’échelle limnimétrique (ou mire) qui doit permettre de mesurer la totalité du marnage du niveau d’eau d’une section : basses eaux et hautes eaux. Elle est obligatoirement rattachée à un système universel de référence d’altitude (NGF IGN69). L’équipement actuel de mesure et d’enregistrement est en général constitué d’un capteur de niveau et d’une centrale d’acquisition électronique qui est le plus souvent branchée sur un réseau de télétransmission. Avec ce type d’équipement, le débit est calculé à partir de la hauteur.

En général, il existe une relation univoque entre les niveaux d’eau et les débits, c’est-à-dire que pour une hauteur donnée il n’existe qu’un seul débit et inversement. La correspondance est assurée par une courbe de tarage (ou courbe d’étalonnage) établie à partir d’un certain nombre de jaugeages : mesures du débit ponctuelles et manuelles effectués à différentes hauteurs d’eau.
Les conditions d’écoulement au droit ou à proximité de la station évoluent. Lorsque ces variations sont temporaires, dans les cas d’embâcles ou associées à la pousse de la végétation aquatique durant les étiages par exemple, des corrections sont nécessaires. Afin de conserver les valeurs mesurées de hauteur tout en calculant un débit correct, on utilise pour calculer ce dernier des hauteurs fictives permettant de se ramener à la courbe de tarage (procédure CORTH en Banque hydro.
Si les évolutions sont notables et pérennes, dès que l’on dispose de suffisamment de mesures, il est souvent nécessaire d’utiliser une nouvelle courbe de tarage. Parmi les critères pour une bonne station hydrométrique, la stabilité (dans le temps) et la faible dispersion des jaugeages autour de la courbe de tarage sont essentiels.

Les jaugeages sont réalisés au droit, ou à proximité, de la section de contrôle de la station, au moyen d’un moulinet, d’un courantomètre ou d’un sondeur de type « doppler ». Ces appareils permettent de connaître de manière plus fine l’écoulement de la rivière en donnant une mesure des vitesses. La vitesse moyenne de la section d’écoulement, et la surface de la section permettent de déterminer le débit : Q (m3/s) = S (m²) * V (m/s) où Q est le débit, S la section d’écoulement, et V la vitesse moyenne. Chaque jaugeage est effectué à une hauteur du cours d’eau donnée.
La DRIEE Ile-de-France a par ailleurs installé au cours de ces dernières années, des stations de mesure de débit par ultra-son qui, en mesurant conjointement la hauteur d’eau et la vitesse d’écoulement de la section, permettent d’obtenir le calcul du débit immédiat et en continu.

Cette méthode est à privilégier dans les situations où la relation hauteur/débit n’est plus univoque, comme dans les biefs régulés par des ouvrages de navigation. C’est par exemple le cas de la station de Paris sur la Seine.

La diffusion des données

La dernière phase de l’hydrométrie consiste en l’analyse, la critique et l’éventuelle correction de la donnée. En effet, la chaîne d’acquisition des données n’est pas à l’abri d’erreurs de mesure et d’interprétation, de perturbations artificielles ou de problèmes techniques. Un certain recul d’analyse est souvent nécessaire avant de valider définitivement la donnée.
Ces données sont ensuite versées mensuellement à la Banque Hydro.
A noter que pour un échantillon de stations intéressant le suivi des crues, la DRIEE Ile-de-France diffuse quotidiennement sur le site vigicrues des données « temps réel » (données brutes, non validées, non critiquées) qui peuvent donc comporter des erreurs.

La charte de l’hydrométrie établie en 1998 a été mise à jour en 2017. Elle détaille certains des principes décrits ci-dessus.

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    Sonde ADCP
    ©DRIEE IdF
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    Cabine de Neauphle-le-Vieux
    ©DRIEE IdF - Christophe DYCKE
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    Echelle de mesure
    ©DRIEE IdF - Christophe DYCKE
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    Jaugeage ADCP par une equipe de techniciens hydromètre de la DRIEE
    ©DRIEE IdF - Georges PELAEZ
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    Jaugeage ADCP par une equipe de techniciens hydromètre de la DRIEE
    ©DRIEE IdF - Georges PELAEZ
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    Jaugeage au moulinet par un technicien hydromètre de la DRIEE
    ©DRIEE IdF - Marc VALENTE
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    Jaugeage au moulinet en situation de crue par un technicien hydromètre de la DRIEE
    ©DRIEE IdF - Patrick AGUT
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    Site de Vanry
    ©DRIEE IdF - Christophe DYCKE
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    Sonde ADCP utilisée pour les jaugeages en grandes rivières
    ©DRIEE IdF - José GARRO
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    Station ultra-sons d’Alfortville
    ©DRIEE IdF - Christophe DYCKE
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