ANNEXE 2 - HYDROLOGIE - drome.gouv.fr · eau zone / eh centrale hydroelectrique des touches (d rome...

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Rédacteurs : Cécile LEVASSEUR & Eric HAFFNER

Je

CENTRALE HYDROELECTRIQUE DES TOUCHES (ROE38843)

COURS D’EAU : L’ARCHIANE COMMUNE : TRESCHENU-CREYERS DEPARTEMENT : DROME (26)

PETITIONNAIRE : PHE SAS JANVIER 2015

PIECE 16 ANNEXE 2 - HYDROLOGIE

EAU ZONE / EH

CENTRALE HYDROELECTRIQUE DES TOUCHES (DROME – 26)

DEMANDE DE RENOUVELLEMENT DE DROIT D’EAU

PIECE 16 – ANNEXE 2 2

SOMMAIRE

HYDROLOGIE - MEMOIRE 3

1. LE BASSIN VERSANT 4

2. STATISTIQUES HYDROMETRIQUES DISPONIBLES 5

3. COMPARAISON DES DONNEES HYDROMETRIQUES AVEC LES DONNEES PLUVIOMETRIQUES 5

4. MESURES DE DEBITS EFFECTUEES 6

5. COMPARAISON ENTRE LES MESURES DE DEBIT ET LES DONNEES HYDROMETRIQUES 6

6. DEBIT MODULAIRE ET SERIE DES DEBITS JOURNALIERS 7

7. DEBITS DE CRUE 9

8. DEBITS D’ETIAGE 9

9. DEBITS CLASSES 10

10. CONCLUSIONS ET PRINCIPAUX RESULTATS 11

HYDROLOGIE - TABLEAUX 12

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Hydrologie - Mémoire L'Archiane est alimentée essentiellement par des exsurgences qui drainent un karst développé dans les calcaires d'âge barrémien du plateau de Glandasse (synclinal d'Archiane) qui forme la digitation la plus méridionale du massif du Vercors perméable s'avançant dans le Diois plutôt imperméable. La principale de ces exsurgences est la Source d'Archiane (exsurgences dite des grottes de Tournières). Concernant la connaissance de ce système karstique, on dispose de la Carte hydrogéologique du

Vercors (ROUSSET, 1983) et de l'étude hydrogéologique menée par le BRGM ("Approche de la structure et du fonctionnement du système karstique du Glandasse " ; CROCHET, MARSAUD & RAZIN, 1992), qui est la monographie la plus complète et ciblée sur le bassin versant amont de l'ARCHIANE (voir les figures de l'impluvium ci-dessous extraites de ce document).

Figure 1 - Bloc diagramme du cirque de l’Archiane (source BRGM)

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1. LE BASSIN VERSANT

Figure 2 - Limites de l’impluvium de l’Archiane (source BRGM)

Nous avons retenu les valeurs d'impluvium données par le BRGM (1992) pour la zone des exsurgences (43 km2 s'appliquant donc à la partie karstifiée caractérisée par des écoulements souterrains). La surface drainée en aval des exsurgences est de 10 km2 jusqu’à Menée (Confluence avec le Combeau). Le Combeau draine un bassin topographique (hors exsurgences) de 39,7 km2. Le bassin versant en aval de Menée (confluence avec le Combeau) et en amont de la prise d’eau est de 4,5 km2. Le bassin versant total est de 102,2 km2 au niveau du projet (Carte 1 jointe).

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2. STATISTIQUES HYDROMETRIQUES DISPONIBLES Pour déterminer les régimes de la rivière, les données des stations hydrométriques sont utilisées et sont transposées à la section du projet. Les données pluviométriques sont également une source précieuse d’information, pour vérifier la qualité des données hydrométriques par corrélation. Les stations hydrométriques proches du projet et utilisées dans cette étude sont :

• La station V4225010 – Le Bez à Chatillon-en-Diois ;

• La station V4226010 – L’Archiane à Menée ;

• La station V4226020 – L’Archiane à Archiane. Les principaux paramètres de ces stations sont donnés au Tableau 1 joint. Toutes les données hydrométriques ont été recueillies sur la base Hydro. Les débits moyens annuels des stations considérées et les histogrammes des débits annuels figurent sur les Tableaux 3.1 à 3.3 et les Graphiques 2.1 à 2.3 joints. On ne note pas de baisse particulière des débits, liée à un changement climatique. Le double cumul des débits annuels (Graphiques 2.4 et 2.5 joints) ne montrent pas d’incohérence des données hydrométriques qui sont donc considérées de bonne qualité.

3. COMPARAISON DES DONNEES HYDROMETRIQUES AVEC LES

DONNEES PLUVIOMETRIQUES Une analyse des données pluviométriques est aussi réalisée. Les stations proches du projet et caractéristiques des bassins versants étudiés sont les stations météorologiques de Gresse en Vercors, Chichilianne et Glandage. Les données de ces stations sont Pièce 19 (Annexe 2 / Tableaux 2.1 à 2.3). Les précipitations moyennes sur le département de la Drome se trouvent sur la Carte 2 jointe. Les précipitations moyennes sont de l’ordre de 1 260 mm/an pour le bassin versant du projet. Les principaux paramètres des bassins versants étudiés. sont sur le Tableau 6.1 joint. La corrélation est bonne et confirme la qualité des données utilisées (les corrélations entre les débits et les précipitations sont sur le Tableau 4 et les Graphiques 3.1 à 3.3 joints.

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4. MESURES DE DEBITS EFFECTUEES Des mesures de débits ont été effectuées. Les jaugeages normalisés (EN ISO 748, 1997) ont été réalisés à l'aide d'un courantomètre OTT MF PRO sur des sections sélectionnées pour leur écoulement favorable. Un total de 5 campagnes de mesures a concerné les points de jaugeage sur l'ARCHIANE, pour différentes situations de basses à moyennes eaux. Les résultats obtenus sont regroupés au Tableau 5.1 joint et repris ci-dessous :

ARCHIANE (ARCHIANE)

ARCHIANE

(MENEE) COMBEAU CHATILLON

Bassin versant

(km2) 47,5 58 39,7 235,2

Source Hydro Cincle Cincle Cincle Cincle Cincle Cincle Hydro Hydro

l/s l/s l/s/km2 l/s l/s/km2 l/s l/s/km2 l/s l/s/km2

26/06/2013 412 470 8,1 359 9,0 2250 9,6

04/09/2013 235 241 5,1 234 4,0 171 4,3 596 2,5

26/09/2013 424 433 9,1 410 7,1 212 5,3 787 3,3

06/12/2103 462 451 9,5 500 8,6 496 12,5 2620 11,1

09/01/2014 1800 1691 35,6 1967 33,9 1680 42,3 9630 40,9 Tableau 1 -Campagnes de mesures effectuées

5. COMPARAISON ENTRE LES MESURES DE DEBIT ET LES DONNEES

HYDROMETRIQUES On note une meilleure corrélation entre les données de Combeau et celle de la station de Chatillon, par rapport à celle de l’Archiane. (cf. Graphiques 4 joints), les histogrammes des débits journaliers des stations sur lesquels sont placées les mesures de débit effectuées et mentionnées au paragraphe antérieur, pour les débits mesurés du Combeau. Le Tableau 5.2 joint correspond au calcul de la courbe de régression entre les débits mesurés pour le Combeau et les débits de la station de Chatillon. La corrélation est très bonne. La formule proposée pour déterminer les débits du Combeau à Menée (avant confluence avec l’Archiane) est :

Débit Combeau = 0,16 x Débits Chatillon + 75 l/s.

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6. DEBIT MODULAIRE ET SERIE DES DEBITS JOURNALIERS Pour estimer le débit moyen pour les différents bassins versants étudiés, deux approches différentes sont retenues. La première approche consiste à estimer le ruissellement moyen à partir des précipitations et des évapotranspirations. La valeur des précipitations est estimée à partir des données de météo France des stations de Gresse en Vercors, Chichilianne et Glandage ainsi que de la carte établie par Météo France (Carte 2 jointe). La température moyenne a été aussi estimée à partir des données de Météo France. Pour l’évapotranspiration, la formule de Turc est utilisée :

Evapotranspiration (mm/an) = Précipitation (mm/an)/ (0,9+Précipitations^2/L2)0,5

avec L = 300 + 25xTempérature (°C) + 0,05xTempérature3

Le Tableau 6.1 joint donne les valeurs estimées des précipitations et de l’évapotranspiration pour les différents bassins versants étudiés. Le ruissèlement est obtenu par différence entre les précipitations et l’évapotranspiration. Les débits moyens estimés ainsi sont :

• Le Bez à Chatillon : 4,23 m3/s • L’Archiane à Menée : 1,72 m3/s • L’Archiane à Archiane : 1,53 m3/s • Le Combeau à Menée : 0,81 m3/s • L’Archiane au niveau de la prise d’eau : 2,49 m3/s

Une autre approche est aussi retenue, celle de la transposition des données hydrométriques :

• le débit du Combeau est estimé à partir des débits du Bez à Chatillon en utilisant la formule établie ;

• le débit du bassin versant en aval de la confluence du Combeau avec l’Archiane et en amont de la prise d’eau est estimé à partir des débits de la station de Chatillon transposés en utilisant le ratio des bassins versants.

Les débits moyens (Tableau 6.2 joint) sont :

• Le Bez à Chatillon : 4,38 m3/s • L’Archiane à Menée : 1,70 m3/s • L’Archiane à Archiane : 1,53 m3/s • Le Combeau à Menée : 0,76 m3/s • L’Archiane au niveau de la prise d’eau : 2,56 m3/s

Il est à noter que le calcul a été fait pour les périodes 1992/93 à 1998/99 & 2000/01 à 2002/03 & 2010/11 à 2013/14. Les précipitations moyennes pendant cette période sont ~5% supérieures à la moyenne sur le long terme. On peut s’attendre à un ruissellement ~8% supérieur pendant cette période.

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La valeur de 2,60 m3/s est retenue comme débit modulaire pour l’Archiane au niveau du

projet. Cette valeur est conservatrice dans la mesure où la valeur du module est utilisée pour déterminer le débit réservé et le débit des hautes eaux. Une valeur élevée conduira mathématiquement à une valeur du débit réservé proposée plus élevée. Les débits au niveau du projet peuvent être calculés à partir des données des stations sur le Bez et l’Archiane en utilisant les formules suivantes :

Débit Archiane (Centrale des Touches) 1 x Débits Menée + 0,18 x Débits Chatillon + 0,075

Débit Archiane (Centrale des Touches)

1 x Débits Archiane + 0,23 x Débits Chatillon + 0,075

Les tableaux 7.4 et 7.5 joints correspondent à une simulation des débits journaliers au niveau du projet en utilisant les formules ci-dessus. La graphique à suivre est le débit mensuel moyen au niveau du projet.

Graphique – Débits moyens mensuels projets

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

Déb

it m

en

suel

(m3

/s)

Minimum

Moyenne tableau

Maximum

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7. DEBITS DE CRUE Les débits de crue au niveau du projet sont estimés en utilisant la formule de Gumbel à partir des débits maximum journaliers constatés pour chaque année hydrologique (cf. Tableau 9 joint). Le tableau à suivre reprend les débits de crue estimés :

PERIODE DE RETOUR

(ANNEES)R

DEBIT DE

CRUE

(m3/s) 2 20 5 26

10 30 50 39

100 44 Tableau 2 - Débit de crue

8. DEBITS D’ETIAGE Le calcul du débit d’étiage figure au Tableau 10 joint.

Le tableau à suivre reprend les principales valeurs :

FREQUENCE QMNA

(M3/S)

Biennale 0,56

quinquennale sèche 0,36

Tableau 3 – Débit d’étiage

A titre de comparaison, le bureau d’étude Cincle a réalisé une étude du Débit Minimum Biologique.

La valeur proposée pour le DMB est de 160 l/s pour les espèces salmonicoles. 10% du la valeur

proposée pour le module correspond à 260 l/s (cf. Pièce 16 / Annexe 5).

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9. DEBITS CLASSES La courbe des débits classés, établie à partir des débits journaliers figurant aux Tableaux 7.4 et 7.5

joints, figure au Tableau 11 joint et est repris ci-dessous :

% TEMPS DEBIT

(M3/S)

0% 34,16 5% 8,55 10% 5,98 15% 4,63 20% 3,74 25% 3,10 30% 2,65 35% 2,25 40% 1,96 45% 1,69 50% 1,46 55% 1,29 60% 1,14 65% 0,97 70% 0,85 75% 0,74 80% 0,66 85% 0,57 90% 0,48 95% 0,41 100% 0,18

moyenne 2,56 Tableau 4 -

Débits classés

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0,00% 20,00% 40,00% 60,00% 80,00% 100,00%

Déb

it (

m3

/s)

% temps

Graphique 1 - Débits classés

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10. CONCLUSIONS ET PRINCIPAUX RESULTATS

Les principaux résultats sont :

• Cours d’eau : Archiane

• Superficie bassin versant : 102,2 km²

• Station hydrométrique utilisée : Chatillon en Diois et Archiane

• Débit moyen : 2,60 m3/s

• Débit de crue (50 ans) : 39 m3/s

• Débit d’étiage (QMN5) : 0,36 m3/s

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Hydrologie - Tableaux

Tableau 1 - Stations hydrométriques disponibles Carte 1 - Bassin versant Carte 2 - Précipitations sur les bassins versants Tableau 2.1 - Précipitations annuelles à Chichilianne Tableau 2.2 - Précipitations annuelles à Glandage Tableau 2.3 - Précipitations annuelles à Luc-en-Diois Tableau 2.4 - Températures Chichilianne Tableau 2.5 - Enneigement Chichilianne Tableaux 3.1 - Débits mensuels - Chatillon-en-Diois Tableaux 3.2 - Débits mensuels - Archiane (Menée) Tableaux 3.3 - Débits mensuels - Archiane (Archiane) Tableau 3.4 - Débits annuels des stations hydrométriques sélectionnées Tableau 4 - Corrélation précipitations / écoulement Tableau 5.1 - Mesures de débits Tableau 5.2 - Corrélation mesures du Combeau et débits de la basse hydro Tableau 6.1 - Estimation du débit à partir des précipitations et des caractéristiques du bassin versant Tableau 6.2 - Calcul du débit moyen de l'Archiane au niveau de la centrale Tableaux 7.1 - Débits journaliers - Chatillon en Diois Tableaux 7.2- Débits journaliers - Archiane (Archiane) Tableaux 7.3 - Débits journaliers - Archiane (Menée) Tableaux 7.4 - Débits journaliers - Centrales des Touches à partir des données de Menée et Chatillon Tableaux 7.5 - Débits journaliers - Centrales des Touches à partir des données d'Archiane et Chatillon Tableau 8 - Débits mensuels projet Tableau 9 - Débits de crue projet Tableau 10 - Débits étiage projet

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