CHAP 4. Les débits I. Mesures des débits II. Analyse des ...
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Microsoft PowerPoint - M1_chap4.pptPrincipe :
h(t)
t
limnimétrie
Q
t
hydrogramme
h : cote de la surface de d’eau libre (m) → limnimétrie
Q : débit du cours d’eau (m3/s ou l/s) ) volume traversant une section de cours d’eau par unité de temps → débitmétrie
h : fonction de la section choisie ⇒ uniquement représentatif de la section choisie
Q : conservatif si aucun apport ni perte entre 2 sections ⇒ permet une interprétation du comportement du BV
- limnigraphe à mesure de pression : « bulle à bulle »
- Capteur capacitif, piezo-resistif
- limnigraphe analogique à flotteur
Q= ∫∫ section
l)dpdlV(p, p
Prélèvement du traceur [C2]
Exemples :
Seuils et canal venturi : Q=f(h) : lois de l’hydraulique
Q dépend de hamont (dénoyé) Q dépend de hamont et hseuil (noyé)
Déversoirs
Relation Q=f(h) dépend de la section de déversement
α
mesure de la vitesse de surface Vs
Evaluation de Q
Septembre 2002 : 400<Q<600 m3/s (20km²)
Intérêt en matière de retour d’expérience sur les crues exceptionnelles
ou à partir des laisses de crues : Repérage de la section d’écoulement S
Hypothèse sur le régime d’écoulement (en gal uniforme) Evaluation rugosité
13 points de mesures + 3 stations DDE
88 km2, 3 m3/s/km2102 km2, 5 m3/s/km2
67 km2, 9 m3/s/km2
12 km2, 11 m3/s/km2
8 km2, 20 m3/s/km2
67 km2, 9 m3/s/km2
3,2 km2, 37 m3/s/km2
3 km2, 27 m3/s/km2
1,7 km2, 21 m3/s/km2
4,6 km2, 30 m3/s/km2
12 km2, 20 m3/s/km2
21 km2, 20 m3/s/km2 31 km2, 13 m3/s/km2
Exemple du retour d’expérience des inondations du 08 et 09 septembre 2002
Courbe de tarage :
Q
h
-N jaugeages : couples (Q,h) (au moins 10, si possible en crue et étiage)
-Ajustement d’une fonction
Suivi d’une courbe de tarage car détarage possible :
érosion, végétation, action humaine diverses sur le lit du cours d’eau,…
Extrapolation d’une courbe de tarage (crues non jaugées) :
- ne jamais extrapoler directement Q(h)
- extrapoler S(h) et V(h) puis en déduire Q(h)
Q
h
Χ
Source de données
-Banque HYDRO (Ministère de l’Ecologie et du Développement Durable) -Gestion des stations hydrométriques : Direction Régionale de l’environnement
(http://hydro.rnde.tm.fr/)
Remarque :
- Réseaux des stations hydro moins denses que les stations pluvio
- peu d’informations sur les petits BV (<100 km²) : 12% instrumentés
- série de mesures assez courtes, souvent moins de 20 ans
Autres gestionnaires de données hydro :
-DDE, SAC : mais mesures pas toujours archivées (annonce de crues)
-EDF, CGE
Calcul du débit sur un intervalle de temps t=t2-t1
t1 t2 t1 t2
Q(t) = volume écoulé pendant t par unité de t ∫ =
2
1
tQ ↔ Débit « moyen » entre t1 et t2
Si t = 1 jour (J) → débit journalier QJ Si t = 1 mois (M) → débit mensuel QM Si t = 1 an (A) → débit annuel QA (ou module)
Débit instantané : QI
X et N désignent respectivement des valeurs maXi ou miNi
Ex : QIXA =débit instantané maximal d’une année QJXA = """"""""""""""""""""""""""d'une année QJNM = débit journalier minimum d'un mois QMXA = débit mensuel maximal d'une année QMNA = débit mensuel minimal d'une année
→ Débits caractéristiques (DC)
On classe les débits journaliers d’une année par ordre décroissant
DCXn = QJ atteint ou dépassé n jours par an. DCNn = QJ non dépassé pendant n jours par an.
1 10 355 365
→ Séquences maximales et minimales
QCXn = débit journalier dépassé pendant une période continue de n QCNn = débit journalier non atteint pendant une période continue de n
Pendant 1 année par ex.VCXn = débit de n jours consécutifs, maximal
VCNn = débit de n jours consécutifs, minimal
= n jours
1 année, ordre chronologique
III. Analyse des écoulements
Permet de décrire le comportement d’un cours (Cf annuaire hydrologique ou Banque Hydro)
A l’échelle annuelle
On suppose que l’on dispose pour un cours d’eau de N années de mesures de débits
Module interannuel = débit annuel moyen interannuel ∑ =
= N
1i QAi
N 1QA
Hydraulicité d’une année i fixée : QA QAi → Écoulement < ou > à la normale pour l’année i
Unité : m3/an, m3/s, … ou sous forme de lame annuelle écoulée : mm/an
(km²)A /s)QA(m31536L(mm/an)
bv
3=
Amazone : module ≈ 193 000 m3/s Rhône à Beaucaire : module ≈ 1600 m3/s
ou sous forme de débit spécifique : m3/s/km²
A l’échelle mensuelle
N 1QM
→ décrire les fluctuations saisonnières de l’écoulement : période de basses et hautes eaux
j = indice du mois de 1 à 12
Coefficient mensuel de débit : CMj = QA QMj → régime du cours d’eau
Régime simple Régime mixte
Pluvio nival Pluvio glaciaire
QJ
Pour une année fixée
Si on dispose de N années : classement des Nx365 QJ par ordre décroissant soit r le rang affecté à chaque QJ fréquence : r/(365N)
1 10 355 365
h(t)
t
limnimétrie
Q
t
hydrogramme
h : cote de la surface de d’eau libre (m) → limnimétrie
Q : débit du cours d’eau (m3/s ou l/s) ) volume traversant une section de cours d’eau par unité de temps → débitmétrie
h : fonction de la section choisie ⇒ uniquement représentatif de la section choisie
Q : conservatif si aucun apport ni perte entre 2 sections ⇒ permet une interprétation du comportement du BV
- limnigraphe à mesure de pression : « bulle à bulle »
- Capteur capacitif, piezo-resistif
- limnigraphe analogique à flotteur
Q= ∫∫ section
l)dpdlV(p, p
Prélèvement du traceur [C2]
Exemples :
Seuils et canal venturi : Q=f(h) : lois de l’hydraulique
Q dépend de hamont (dénoyé) Q dépend de hamont et hseuil (noyé)
Déversoirs
Relation Q=f(h) dépend de la section de déversement
α
mesure de la vitesse de surface Vs
Evaluation de Q
Septembre 2002 : 400<Q<600 m3/s (20km²)
Intérêt en matière de retour d’expérience sur les crues exceptionnelles
ou à partir des laisses de crues : Repérage de la section d’écoulement S
Hypothèse sur le régime d’écoulement (en gal uniforme) Evaluation rugosité
13 points de mesures + 3 stations DDE
88 km2, 3 m3/s/km2102 km2, 5 m3/s/km2
67 km2, 9 m3/s/km2
12 km2, 11 m3/s/km2
8 km2, 20 m3/s/km2
67 km2, 9 m3/s/km2
3,2 km2, 37 m3/s/km2
3 km2, 27 m3/s/km2
1,7 km2, 21 m3/s/km2
4,6 km2, 30 m3/s/km2
12 km2, 20 m3/s/km2
21 km2, 20 m3/s/km2 31 km2, 13 m3/s/km2
Exemple du retour d’expérience des inondations du 08 et 09 septembre 2002
Courbe de tarage :
Q
h
-N jaugeages : couples (Q,h) (au moins 10, si possible en crue et étiage)
-Ajustement d’une fonction
Suivi d’une courbe de tarage car détarage possible :
érosion, végétation, action humaine diverses sur le lit du cours d’eau,…
Extrapolation d’une courbe de tarage (crues non jaugées) :
- ne jamais extrapoler directement Q(h)
- extrapoler S(h) et V(h) puis en déduire Q(h)
Q
h
Χ
Source de données
-Banque HYDRO (Ministère de l’Ecologie et du Développement Durable) -Gestion des stations hydrométriques : Direction Régionale de l’environnement
(http://hydro.rnde.tm.fr/)
Remarque :
- Réseaux des stations hydro moins denses que les stations pluvio
- peu d’informations sur les petits BV (<100 km²) : 12% instrumentés
- série de mesures assez courtes, souvent moins de 20 ans
Autres gestionnaires de données hydro :
-DDE, SAC : mais mesures pas toujours archivées (annonce de crues)
-EDF, CGE
Calcul du débit sur un intervalle de temps t=t2-t1
t1 t2 t1 t2
Q(t) = volume écoulé pendant t par unité de t ∫ =
2
1
tQ ↔ Débit « moyen » entre t1 et t2
Si t = 1 jour (J) → débit journalier QJ Si t = 1 mois (M) → débit mensuel QM Si t = 1 an (A) → débit annuel QA (ou module)
Débit instantané : QI
X et N désignent respectivement des valeurs maXi ou miNi
Ex : QIXA =débit instantané maximal d’une année QJXA = """"""""""""""""""""""""""d'une année QJNM = débit journalier minimum d'un mois QMXA = débit mensuel maximal d'une année QMNA = débit mensuel minimal d'une année
→ Débits caractéristiques (DC)
On classe les débits journaliers d’une année par ordre décroissant
DCXn = QJ atteint ou dépassé n jours par an. DCNn = QJ non dépassé pendant n jours par an.
1 10 355 365
→ Séquences maximales et minimales
QCXn = débit journalier dépassé pendant une période continue de n QCNn = débit journalier non atteint pendant une période continue de n
Pendant 1 année par ex.VCXn = débit de n jours consécutifs, maximal
VCNn = débit de n jours consécutifs, minimal
= n jours
1 année, ordre chronologique
III. Analyse des écoulements
Permet de décrire le comportement d’un cours (Cf annuaire hydrologique ou Banque Hydro)
A l’échelle annuelle
On suppose que l’on dispose pour un cours d’eau de N années de mesures de débits
Module interannuel = débit annuel moyen interannuel ∑ =
= N
1i QAi
N 1QA
Hydraulicité d’une année i fixée : QA QAi → Écoulement < ou > à la normale pour l’année i
Unité : m3/an, m3/s, … ou sous forme de lame annuelle écoulée : mm/an
(km²)A /s)QA(m31536L(mm/an)
bv
3=
Amazone : module ≈ 193 000 m3/s Rhône à Beaucaire : module ≈ 1600 m3/s
ou sous forme de débit spécifique : m3/s/km²
A l’échelle mensuelle
N 1QM
→ décrire les fluctuations saisonnières de l’écoulement : période de basses et hautes eaux
j = indice du mois de 1 à 12
Coefficient mensuel de débit : CMj = QA QMj → régime du cours d’eau
Régime simple Régime mixte
Pluvio nival Pluvio glaciaire
QJ
Pour une année fixée
Si on dispose de N années : classement des Nx365 QJ par ordre décroissant soit r le rang affecté à chaque QJ fréquence : r/(365N)
1 10 355 365
