Etude d'impact de l'aménagement de Petit Saut sur...
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INSTITUT FRANCAIS DE RECHERCHES SCIENTIFIQUES POUR LE DEVELOPPEMENT EN COOPERATION ORS TOM ETUDE D'IMPACT DE L'AMENAGEMENT DE PETIT SAUT SUR LE SINNAMARY LES ETIAGES J.M. FRITSCH Maître de Recherches de l'ORSTOM CAYENNE - février 1985
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INSTITUT FRANCAIS DE RECHERCHES SCIENTIFIQUES POUR
LE DEVELOPPEMENT EN COOPERATION
ORS TOM
ETUDE D'IMPACT DE L'AMENAGEMENT DE
PETIT SAUT SUR LE SINNAMARY
LES ETIAGES
J.M. FRITSCHMaître de Recherches de l'ORSTOM
CAYENNE - février 1985
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LES ETIAGES DU SINNAMARY A PETIT SAUT
1. Motivations et objectifs de l'étude
2. Sources des données disponibles
2.1. Sites de mesures hydrométriques
2.2. Nature et qualité des relevés de hauteur d'eau.
3. Etude des débits classés en année civile
3.1 Ajustement statistique des débits d'étiage. absolu
3.2 Ajustement statistique des débits caractéristiquesd'étiage CD.C.E.).
4. Etude des débits minimums sur N jours consécutifs en année hydrologique
5. Pour une stratégie des travaux exécutés dans le lit de la rivière
6. Amplitude et risque des crues en saison sèche
7. Conclusion.
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1. MOTIVATIONS ET OBJECTIFS DE L'ETUDE
Dans l'optique de la construction d'un barrage à vocationhydroélectrique à PETIT-SAUT, la connaissance des basses eaux dans le~égime hydrologique naturel doit permettre de préciser les points suivants
- Déterminer les caractéristiques d'un débit réservéà l'aval du barrage pendant la phase de remplissage du lac, de façon àrester dans des conditions naturelles.
- Assurer la compatibilité d'un débit réservé à l'avaldu chantier et des besoins en eaux de celui-ci avec les débits naturelspendant les années de construction des ouvrages.
- Déterminer l'occurence statistique de l'époque desbasses eaux, ainsi que la probabilité d'apparition et l'importance descrues pendant cette période. Ces résultats permettront de préciser lesconditions hydrologiques des travaux de construction du bat.rdeau, dansle lit de la rivière.
2. SOURCES DE DONNEES DISPONIBLES
3 stations hydrométriques ont fonctionné simultanément oualternativement sur le SINNAMARY depuis 1953 : ADIEU-VAT, SAUT-TIGRE etPETIT-SAUT (fig. 1).
L'historique des stations a été présenté dans le rapporthydrologique général de PETIT-SAUT (J.M. FRITSCH - Données hydrologiquespour l'aménagement de PETIT-SAUT sur le SINNAMARY - janvier 1982). Onse contentera donc de résumer ici ces informations.
- La station d'ADIEU-VAT sur le COURCIBO, qui· draine2430 km2,a été'opérat~onnelle de 1953 à 1957, puis 1969 à 1976. Pourles basses eaux, la courbe d'étalonnage est définiede façon satisfaisantejusqu'à la cote H = 100 cm soit un débit de 22 m3/s. En dessous de cesvaleurs, une extrapolation est nécessaire (fig. 2).
- SAUT-TIGRE sur le SINNAMARY contrôle un bassin de5150 km2 et fonctionne depuis 1969 comme station de base du réseauhydrométrique sur ce bassin. La courbe d'étalonnage jaugée en basses eauxjusqu'à la cote 80 cm (débit correspondant 68.3 m3/s) a du atre extrapoléejusqu'à la cote 50 cm atteinte exceptionnellement en 1969 (fig. 3).
- La station de PETIT-SAUT qui draîne 5900 km2 de bassinversant a fonctionné en 1977-78 et depuis fin 1981 à nos jours. L'étalonnage comporte un grand nombre de jaugeages en basses eaux mais cettestation reste sous l'influence dynamique d@ la marée, d'où une certaine
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imprécision des faibles débits en ce point, ce qui explique que le sitede SAUT-TIGRE ait été retenu par les hydrologues comme station de basedu réseau.
2.2 Nature et qualité des relevés de hauteur d'eau----------------------------------------------
De 1953 à 1957, les relevés d'ADIEU-VAT ont été assurés parun observateur résidant sur le site. On ne dispose d'aucun autre élémentcontradictoire pour évaluer la qualité des données de cette époque. Ilest cependant probable que ces observations sont très acceptables enétiage lorsque les variations du plan d'eau sont faibles et régulières.A partir de 1969, la station est équipée d'un limnigraphe et fonctionneradans cette configuration jusqu'à la fin de 1976.
La station de SAUT-TIGRE a été équipée avec un limnigraphe dèsson installation à la fin de 1968. Par suite de pannes, les lacunesimportantes (15% du temps) affectent la chronique des hauteurs d'eau àcette station.
Pour la période d'existence commune des deux stations, unecorrélation entre débits journaliers à SAUT-TIGRE et ADIEU-VAT (fig. 4)permet d'étendre la chronique à SAUT-TIGRE aux années 1953 à 1957 à partirdes observations d'ADIEU-VAT. Cette même relation a permis également decombler les lacunes à SAUT-TIGRE pendant la période postérieure (1969-76).
Une autre corrélation établie à partir des données collectéesà PETIT-SAUT en 1977-78, permet de relier de façon satisfaisante lesdébits journaliers au site du barrage et à SAUT-TIGRE (fig. 5). Cettedernière transformation a permis de constituer l'échantillon homogène dedébits journaliers à PETIT-SAUT qui sera utilisé tout au long de cetteétude.
3. ETUDE DES DEBITS CLASSES EN ANNEE CIVILE
Située par 50 de latitude Nord, pratiquement sous l'Equateur,la GUYANE bénéficie néanmoins d'un régime pluviométrique aux caractéristiques quasi-tropicales : une saison des pluies qui dure de décembreà juillet avec un petit minimum en février-mars et une abondance maximumen mai, suivie par une saison sèche d'aoat à novembre, pouvant être plusou moins perturbée par des intrusions de la zone intertropicàle deconvergence ou par des pluies orageuses locales d'origine convective.90% des 3700 mm de la pluie annuelle à ROCHAMBEAU tombent pendant lasaison des pluies alors que les 4 mois de saison sèche reçoivent tous moinsde 150 mm et que le total du mois de septembre, le moins arrosé, n'atteintpas 50 millimètres (Tableau 1).
1 J F M A M J J A S 0 N D Total 1
1429 392 416 432 587 469 263 151 49 54 131 318 3691\
TABLEAU l Hauteurs de pluies mensuelles moyennesà ROCHAMBEAU (période 1931-75)
Sources: MétéorologiefNationale
·4 ."
7
DEBITS MOYENS JOURNALIERS
A SAUT - TIGRE ET ADI EU -VAT
Période 1969 - 1976
t4lDSAUT-TIGRE
12DD
tDDD
IDI
UD
CDD
2DD
1
"
"
OST _ 2,230ADV+28,9 pour 30 __ QADV< 180
1,84 OADV+ 98,8 pour 180 __ QADV
ADIEU-VAT
• tDI 2DD 3DD CDD
F :1:6_'4
IDI .11 lDD
.'''' . 8
'DEBITS MOYENS JOURNALIERS
.1,
u.
711
u.
IDD
411
311
20.
".
PETIT- SAUT
A PETIT-SAUT ET SAUT-TIGRE
Période 1977 - 1978
Qps = 1,137 QST + 4,5
SAUT-TIGRED-I----+-----f-----+-----..----i-----ll-----I-------t
• 'DO 20. 3D. 400 IDI Il' 7D1
FIG_5
f
..~ . 9 "
Les étiages des rivières guyanaises se produisent donc engénéral pendant la période septembre-novembre. Exceptionnellement, si lebassin-versant est très grand (plusieurs milliers de km2), et si lespluies de décembre-janvier sont déficitaires, on peut voir l'étiageabsolu se produire en février-mars.
Le caractère exceptionnel de cet évènement permet cependantd'étudier la courbe des débits classés en année civile pour apprécierl'abondance d'un débit d'étiage et préciser la période de retour de celui-ci.La méthode des débits classés consiste à prendre la série des 365 (ou 366)débits moyens journaliers, qui sont classés par valeurs décroissantes,indépendamment de leur date d'occurence, ce qui détermine une courbemonotone, décroissante sur laquelle on convient de retenir des valeursparticulières; soit en gênéral :
~~=~~~~~=~~~~~~§~=~~~~~~ (D.E.A.) ou plus faible débit moyen journalier de
l'année. C'est le débit égalé ou dépassé 365 Jours par an.
~~=~~~~~=~~~~~~~~~~~~~~;=~~~~~~§;(D.C.E.) qui est le débit égalé oudépassé 355 jours par an.
Le tableau II présente les résultats de cette extraction surles courbes de débits classés de 18 années pour lesquelles on dispose dedonnées continues en étiage.
Outre les D.E.A. et les D.C.E. précédemment évoqués, ontrouvera dans ce tableau les débits égalés ou non dépassés pendant 5, 15,20, 30, 45 et 60 jours par an.
DEBITS JOURNALIERS CLASSES DU SINNAMARY A PETIT SAUT,(debi ts en metr-es cubes par- seconde)
1=============================================================11 . 1 DEBIT EGALE OU NON DEPASSE PENDANT N JOURS PAR AN 1IIIIAnneeI N=l: N=5: N=10 : N=15 : N=20 1 N=30 : N=45 1 N=60 ~
1 1 ____ =__=======~===~=~==_=•••====11=================~=========-=---=--
1 104 106 111 113 1 116 1 123: 131 11 g~ 1 1~~ 114 116 120 124 1 127 140 147 1~ 55 1 86 92 98 99 102 112 117 124 11 56 1 114 124 126 132 139 145 158 1 175 11 69 1 43 45 46 1 50 52 62 71 78 1
1 73 80 85 93 98 1 100 104 109 1~ j~ 1 97 112 119 123 125 131 138 145 11 72 1 89 98 104 109 114 122 136 149 11 1 78 89 90 93 97 104 111 120 11 ~~ 1 101 107 112 116 119 126 139 144 11 75 1 103 109 112 r 118 ,120 127 140 152 1
76 1 ~2 74 77 80 82 95 112 132 1~ 77 1 103 105 111: 120 125 133 142 151 11 78 1 87 99 104 108 112 116 122 128 11 BO 1 63 69 74 79 86 -' 94 101 l' lOB 11 BI1 85 92 101 107 111 119 124" 13111 B2 1 82: 92: 93: 97: 9B: ,103: 11 0 '.: 117 11 B3 1 7(1: 76: 80: 83: '85: B9: 94:, 97 1I===========~==========~===============================~=====sl
TABLEAU II.
·.~ . 10
L'étiage interannuelle plus faible a été observé en 1969. C'estune lecture d'échelle faite par l'observateur d'ADIEU-VAT, à un momentoù le limnigraphe de SAUT-TIGRE était en panne. Le débit correspondantrestitué à PETIT-SAUT aurait été de 43 m3/s. On discutera plus tard dupeu de vraisemblance de cette valeur très faible. Le deuxième plus faibledébit a été obtenu en 1980 à partir des données de SAUT-TIGRE avec 63 m3/sà PETIT-SAUT. L'étiage absolu le plus fort de l'échantillon est de 114 m3/sen 1956.
Le simple examen de ce tableau permet de constater la décroissance assez faible des débits d'étiages classés. Par exemple si l'onconsidère l'évolution du rapport des débits classés de 60 jours avec lesétiages absolus (DEA/DC60), on s'aperçoit que la valeur moyenne de cequotient sur 18 ans est de 0,76, c'est-à-dire que les débits ne décroissentguère que de 25% en deux mois. Le plus grand écart dans ce sens, observéen 1978 n'a été que de 0,67.
Rappelons encore que cet formulation méthodologique de débitclassé est avant tout une notion hydraulique, utile au gestionnaire, maisque celle-ci n'a de valeur écologique acceptable seulement si l'étiage seproduit pendant une saison sèche qui ne serait pas troublée par des pluies,ce qui n'est que partiellement le cas en GUYANE.
Les courbes de débits classés font l'objet des figures 1 à 5de l'annexe l de ce rapport.
Le classement fréquentiel expérimental des étiages absolusest représenté sur le tableau TIr. Après l'essai de plusieurs modèlesstatistiques, on a retenu la loi gamma incomplète ou loi de PEARSON IIIpour représenter au mieux ce modèle expérimental et extrapoler les étiagesabsolus à des périodes de retour caractéristiques.
R F Année Débit(m3/s)
1 .0280 1969 432 .0830 1980 633 .1390 1983 704 .1940 1976 725 .2500 1970 736 .3060 1973 787 .3610 1982 828 .4170 1981 859 .4720 1955 86
10 .5280 1978 8711 .5830 1972 8912 .6390 1953 9513 .6940 1971 9714 .7500 1974 10115 .8060 1975 10316 .8610 1977 10317 .9170 1954 i08~720 1956 114R = rang F = probatiilité expérimentale
au non Qépassement «R-~)/N). ;
TABLEAU III: Classement fréquentiel des étiages absolus duSINNAMARY à PETIT-SAUT.
11
La fonction de répartition de la loi de PEARSON s'écrit
F (Q) = a.YTI (~ r: -aQ
e •
a
(-1 JIQ ."Q
Le calcul de a et de)( a été fait par la méthode des moments.On obtient ainsi :
.a
==
==
28.16
. 3268
La figure 6 présente le résultat graphique de cet ajustement.
Par tabulation de la loi on peut calculer les débits de récurrencesuivants (Tableau IV ) :
F Période de retour Débit(m3/s) r
.01 Centennale sèche 52.8
.02 Cinquentennale sèche 56.0
.05 Vicennale sèche 61.2
.10 Décennale sèche 66.0
.20 Quinquennale sèche 72.2
.50 Biennale 85.1
.80 Quinquennale humide 99.5
.90 Décennale humide 108
.98 Cinquentennale humide 122
.99 Centennale humide 129
TABLEAU IV Débits d'étiages absolus à PETIT-SAUTpour différentes périodes de retour.
Au vu de cet ajustement, la valeur de 43 m3/s de 1969 paraîtsingulièrement basse et serait plus rare que centennale sèche. Cetteannée a effectivement comporté une saison sèche très marquée: on notera
.~~ .
12l,
9990
9950
lE SINNAMARY A PETIT SAUT
Ajustement statistique des étiages absolus
9900
120110,1009080706050
•1969
4030
10L.-.--..l---...I..---....I.------L._~.....J..____1____JL___l___.1__=_____I...
50
200
100
500400
300
1000
'500
2000
9700
9600
9500
9000
5000
4000
8500
6000
9800
FIG_6
13 i .
par exemple que la pluie du trimestre septembre-novembre à St ELIE, n'aété que de 126,8 mm contre 327,5 mm en année moyenne. L'étiage sur lebassin-versant II de la Crique GREGOIRE drainant 12,4 km2 à 5 km àl'aval de PETIT-SAUT, suivi de 1968 à 1976 a été le plus faible de lapériode (tableau V). Néanmoins toutes ces valeurs ne sont pas trèsexceptionnelles et sur l'ensemble des postes pluviométriques de la GUYANE,la période de retour ne semble pas dépasser la à 20 ans. Il est donctout à fait exclu que le débit de 43 m3/s provenant du fichier opérationnel soit consi~t et nous ne le prendrons pas en compte. On trouveraen annexe III un diagnostic de cette erreur, due à une mauvaise définitionde l'étalonnage de basses eaux exceptionnelles à SAUT-TIGRE.
Année
196819691970197119721973197419751976
Débit(m3/s)
.213
.100
.160
.238
.177
.119
.272
.233
.184
TABLEAU V Débit d'étiage absolu de la criqueGREGOIRE (Station II)
Au terme de cette discussion, on retiendra les valeurs de85 m3/s pour l'étiage moyen à PETIT-SAUT et les débits de 55 m3 et130 m3/s pour les étiages centennaux sec et humide, respectivement.
Rappelons que le D.C.E. est le débit égalé ou dépassé355 jours par an. Ce choix de la variable permet d'éliminer les valeursisolées exceptionnelles de l'étiage absolu et en général, l'ajustementstatistique des D.C.E. 'colle' davantage au modèle choisi que celuides étiages absolus.
,~ .
14 "
Le classement fréquentiel expérimental s'organise comme suit
R F Année Débitm3/s
1 .029 1980 742 .083 1976 773 .147 1983 80
- 4 .206 1970 855 .265 1973 906 .324· 1982 937 .382 1955 988 .441 1981 1019 .500 1978 104
10 .559 1972 10411 .618 1953 10612 .677 1977 11113 .735 1974 11214 .794 1975 11215 .853 1954 11616 .912 1971 11917 .971 1956 126
R = Rang F = probabilité expérimentaleau non-dépassement«R-~) IN)
TABLEAU VI: Classement fréquentiel des débits caractéristiquesd'étiages (D.C.E.) du SINNAMARY à PETIT-SAUr.(année 1969 non prise en compte).
En choisissant toujours le modèle de la loi III de PEARSON,l'ajustement par la méthode des moments donne ~ = 48.17 et a = .478.
La figure 7 présente le graphe de la fonction deprobabilité obtenue,dont on extrait les valeurs caractéristiques suivantes
i
15
LE SINNAMARY A PETIT S~UT
Ajustement statistique des débits caract~rlsques
d'étiage (D.C.E.l-(Sans l'année 1969)
l,
9900
9MOO
9700
9600
9500
9000
8500
8000
;000
•6000
5000 •
4000
3000
2000
1500 •
1000
•
500400
300
200
100
50
M 3 S-11()L----L..---L----L..__--lL-__...L__---J_..,...._...L.__---I ..l...-__-I~
50 60 70 . 80 90 100 110 120 130 140
FIG.""? ;"
"~ . \.
16
F Période de retour (année,s)Débit rm3 /s
.01 Centennale sèche 70
.02 Cinquentennale sèche 73
.05 Vicennale sèche 78
.10 Décennale sèche 82
.20 Quinquennale sèche 88
.50 Biennale 100
.80 Quinquennale humide 113
.90 Décennale humide 121
.98 Cinquentennale humide 135
.99 Centennale humide 141
TABLEAU VII: Débits caractéristiques d'étiages (D.C.E.)à PETIT-SAUT pour différentes périodesde retour.
Selon ces résultats l'étiage médian dépassé 10 jours par anserait de 100 m3/s et on aurait respectivement 82 m3/s et 70 m3/spour des récurrences décennale et centennale sèche, respectivement.
4. ETUDE DES DEBITS MINIMUMS SUR N JOURS CONSECUTIFS EN ANNEE HYDROLOGIQUE
Les figures de l'annexe II qui représentent l'évblution des débitsjournaliers à PETIT-SAUT d'août à décembre, montrent que le tarissementest toujours très perturbé et que la chronologie des débits naturelsn'est pas dans l'ordre des débits classés, tant s'en faut.
Pour donner une idée plus juste des périodes pendant lesquellesla ressource est minimale en saison sèche, on a pris pour unité de tempsl'année hydrologique que l'on fait commencer le 1er juin, immédiatementaprès le maximum pluviométrique qui se situe généralement en mai. Cetteconvention permet de suivre l'évolution des basses eaux pendant la"grande saison sèche" de septembre à novembre et éventuellement d'incluredes minimums de février-mars si les premières pluies de décembre et janvieront été déficitaires.
..;
Année N=l N=3 N=5 N=10 N=15 N=20 N=25 N=30 N=45 N=60 N=90
130
08/09
1~8
07/10
115
19/10
114
11/10
113
16/10
112
17/10
111
22/10
111
26/10
105
29/10
101951953/54
23/11 24/11 23/11 20/10 13/11 07/11 03/11 1 21/10 1 14/10 1 29/09 1 28/09
1954/55 98 105 110 120 124 133 1351
1371
1381
1411
14612/02 10/02 08/02 22/01 19/01 04/10 19/10 12/10 09/10 24/09 30/09
1955/56 1 86 1 89 91 99 1 102 105 104 106 109 114 12405/11 04/11 02/11 28/10 26/10 31/10 26/10 21/10 06/10 22/09 11/09
1960/70 - - - - - - - - - - -24/11 23/11 20/11 19/11 15/11 11/11 06/11 03/11 22/10 06/10 06/10
1970/7178 80 82 88 89 94 101 101 103 105 111
26/11 25/11 24/11 22/11 23/11 21/11 13/11 09/11 27/10 14/10 14/09
1971/72 97 101 108 121 126 128 131 133 136 138 140
117/12
1
16/121
14/12 ~12 15/11 08/11 05/11 31/10 04/11 05/11 06/1078 85 88 94 103 1 109 116 130 135 1451972/73 92
15/03 13/03 05/03 06/03 01/03 25/02 03/10 28/09 19/09 15/01 01/01
1973/74 90 90 91 98 110 131 138 142 149 147 15620/11 18/11 16/11 13/11 12/11 08/11 31/10 29/10 14/10 26/09 30/08
1974/75101 107 109 113 120 119 123 129 140 143 147
19/10 02/10 01/10 1 01/10 01/10 01/10 28/09 23/09 08/09 25/09 13/09
1975/76 103 106 109 111 113 115 119 122 125 134 15630/10 28/10 27/10 26/10 28/10 25/10 24/10 13/10 05/10 21/09 09/09
1977/78 103 104 107 112 125 122 123 126 132 140 15606/11 15/11 14/11 29/10 13/11 13/10 29/10 29/10 09/10 30/09 31/08
1980/81 63 64 67 78 84 91 100 103 103 106 116", 11/11 10/11 08/11 04/11 30/10 26/10 25/09 21/09 30/09 16/09 29/08
1981/82 85 87 91 106 110 111 111 112 114 115 12715/11 14/11 12/11 22/11 23/11 12/11 13/11 09/11 24/10 10/10 12/09
1982/83 82 83 86 93 97 99 100 104 104 106 11206/12 15/02 13/02 09/02 03/02 29/01 25/01 21/01 06/10 26/09 12/09
70 72 73 79 83 85 88 91 92 95 100
~1
111
~1
11
1
l_1_9_8_3/_8_4----'_3"-1....;.../_10_...L...-_3_O:..../1_O_
TABLEAU VIII: Abondance minimale observée pendant N jours consécutifs à PETIT-SAUT1ère ligne débits moyens sur N jours (m3/s)2ème ligne: date d'occurence du 1er jour de la période de N jours.
..., . 18 ".
1
1
1
1
1Jaure
1
1
1
•
1 130 Jaure
1 1
1 1
1 1
1 190 Jaure
1 11 11 1
1 .10
1
1
1==
•
NOV.OCT.
1 31:= 11
1 =cl=
1 ~ 1=
1 1==t=1t=1 1 1
~ .11
II~I,
SEP.
1
1
1
1
~ 1====1 11 1 ~ 1
13 E 11 1 1='·1
AOUT
1990/81197317419771781976177198318419751761955/5619821831981/92197417519781711953/541954/55196917019711721972173 L.-__--'- -'-- L.-__--'-- """---__---'L....-__-L-__----'
1990/81197417519721731983/841954/5519751761955/561982/831953/541976177197717919731741971172196917019811821970171
L.-__-J.. -'--__---'L.-__--'-- -'--__--IL.-__-L-__----'
19741751953/541983/841975/761955/5619771781990/811976177197317419691701981182197017119711721954/551982/831972173 L.-__--L ..L.- .L-__-+ ..L.-__---'L.-__-L-__-----'
~~~~~~ 1 1..1 1 1 1 1 11983/84 J1955/56 • 1 Jour
~~~~~~ 1 1 1• • 1 1 1 1 11990/81 •
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~~~~~~ 1 1 1 ï · 1 1 1 119711721954/551972173"--__L--_~__----L__~__~'--__1 1__• _1
DEC. ~ JAN. FEV. MARS
DATEPENDANT
OR5rOM CaY.MM./JMFSB-S4
DES DEBITS MINIMUMS ANNUELSn JOURS CONSECUTIFS A PETIT-SAUT
!
FIG_S
·...19
On ne considère plus des débits classés, mais la moyenne desdébits calculés sur un vecteur glissant de N jours consécutifs (N = l, 3,5, la, 15, 20, 25, 30, 45, 60, 90 jours), dont on retient le minimumet surtout la date d'occurence pour l'année considérée et pour chaque'valeur de N.
Le tableau VIII comporte tous les résultats de cetteextraction. Pour davantage de commodité on a figuré graphiquement cesrésultats pour 4 valeurs de N (N = l, 10, 30 et 90 jours)
En ce qui concerne l'étiage absolu, on constate (fig. 8)que celui-ci s'est situé entre le 19 octobre et le 15 décembre dans14 cas sur 16 (88% des cas), mais qu'il peut aussi survenir en février (1955)ou même le 15 mars (1973). La situation est la même si l'on considèreles 10 jours des mois abondants de la saison, puisque ceux-ci peuvent seproduire en janvier (1954-55), en février (1982-83) ou en mars (1977-73).
L'occurence des 30 jours pendant lesquels la ressource estm1n1mum est entièrement contenue dans l'intervalle 20 septembre- 10 décembreet on peut considérer qu'il s'agit bien là de la "saison sèche", tant pourle gestionnaire de la retenue que pour le maître d'oeuvre des travaux. Cefait est conformé par l'examen de la période des 90 jours consécutifsde plus faibles débits qui s'écoulent entre septembre et décembre dans95% des cas.
On peut se demander s'il existe une relation entre l'abondancedes étiages et leur date d'occurence, par exemple si les débits sontd'autant plus faibles que l'étiage se produit plus tardivement dans lasaison. Pour cela ona mis en corrélation la date du début de la périodesèche considérée (comptée en jours à partir du 1er juin) avec le débit• moyen pendant les N jours (fig. 9). On constatera 'de visu' l'indépendancetotale entre les deux paramètres. Il n'y a aucun relation significativeentre l'abondance des étiages et leur occurence.
Le régime hydrologique du SINNAMARY subi des "pannes d'alimentation" liésdirectement aux aléas de la répartition pluviométrique et ne comporte pasde phase très nette de tarissement en rapport avec une alimentation denappe et l'épuisement progressif de réserves souterraines importantes.
5. POUR UNE STRATEGIE DES TRAVAUX EXECUTES DANS LE LIT DE LA RIVIERE
En fonction des connaissances des basses eaux observées pendant16 années, on peut proposer au maître d'oeuvre plusieurs scénarios poureffectuer des travaux dans le lit même de la rivière (exécution d'unbatardeau par exemple).
A partir du premier septembre, on attend que le niveau d'eaudescende et atteigne une certaine cote que l'on se fixe comme étant lacote 'plafond', maximale admissible pour les travaux .
..;
,~ . 20
O.bt .... d. 121Jou~.
1521 1521
• •• .,
•••12121 • 12121r-• • • •• • •••• •
•• • ••
• ••
•OCl"'. OCl"'.
521151
1 1 1 1 1 1 1 1
151 151 151 151 151521
151 151 151 1 151 1511'1 151 1'1 151 ln 151 ln 151 1'1 1'1 151... ... N N III ... ... N N fil
1521
12121
O.bt .... d. a2lJou~.
•• •
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O.bt .... d. g2lJou~•••
1521 • • ••
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12121 •
OCl"'. OCl"'.521
1511 , • 1 1 1 1 l , , , l , • , • 1 1 1 1 1 1521
151 tlI 151 151 151 151 151 151 151 1SI 151ln 151 ln 151 1'1 151 ln 151 1'1 1SI 1'1 1SI... ... N N III ... ... N N fil
FIG_9
RELATION ENTRE LES DEBITS ANNUELS MINIMUMS DE N JOURSCONSECUTIFS ET LA DATE DU PREMIER ~OUR DE LA PERIODE
(exprimee en jours a ~artir dJ 1/06)f.
.:'\, .
21 '.
Si on limite la durée de l'intervention au 15 novembre, onbénéficie pendant les 76 jours de la période 1/09-15/11 d'un certainnombre de jours pendant lesquels cette condition est réalisée.
Dans cette ordre d'idée, nous avons étudié deux scénarios:
Scénario 1: le débit doit être inférieur à 150 m3/s.En termes de niveau cela revient à écrireHauteur d'eau inférieure à 260 cm sur l'échelleORSTOM ou altitude du plan d'eau inférieure à229 cm dans le nivellement général du projet(Cabinet CHANLIAU)
Scénario 2 le débit reste inférieur à 200 m3/s. La hauteurà l'échelle ORSTOM est inférieure à 320 cm.L'altitude du plan d'eau est au-dessous de289 cm.
Le tableau IX fournit le décompte du nombre de jours pendant lesquelsla condition 1 et la condition 2 ont été satisfaites.
JAnnée n Sl n S2
53 50 7354 38 7155 58 6856 17 4757 70 7669 75 7670 74 7671 36 7072 34 6973 39 6474 44 7375 39 6676 55 7577 30 6678 58 7280 73 7581 58 7282 70 7683 75 75
TABLEAU IX Nombre de j ours avec Q<Qo pendantla période allant du 1er septembreau 15 novembren Sl Qo 150 1I13/sn S2 : Qo = 200 m3/s
.....22
9950PxIO·
9900
9800
9700
96009500
9000
8600
8000
7000
6000
5000
4000
3000
500400
300
200
'00
50
FIG .10: Probabilité p. d'observer N Jours avec un débit Inférieur à150m1s (Cl) ou Inférieur Il 2oom3/s (C2) pendant lapériode du 1/09 au 15/11 à PETIT-SAUT.
f
.1,
l ,
23
Les données du tableau permettent d'affirmer que dans lescénario l, la condition Q < 150 m3/s s'est maintenue pendant plusde 30 jours par an dans 17 cas sur 19, soit une probabilité expérimentalede 0,92 et qu'en moyenne, on disposera d'au moins 55 jours pendantlesquels les débits resteront en deçà de 150 m3/s. Le plus mauvais casobservé ne laisserait que 17 jours d'intervention possibles, mais lerisque d'avoir à subir une telle situation l'année des travaux seraitinférieure à 3%.
Dans le scénario 2, on constate que l'on aurait eu 100% dechancesd'avoir moins de 200 m3/s pendant 47 jours, si l'on avaitconstruit le barrage pendant la période des 19 années d'observationshydrologiques et que l'on aurait eu en moyenne plus de 70 jours sur les76 de la période avec la condition satisfaite d'une altitude du pland'eau inférieure à 2,89 mètres. Cette répartition expérimentale denombre de jours avec un débit inférieur à un seuil donné fait l'objetde la figure 10.
6. AMPLITUDE ET RISQUE DE CRUE EN SAISON SECHE
Les conditions du travail en rivière semblent ainsi à priorifavorabHs, et il semble que les concepteurs pourraient disposer d'undélai suffisant pour mener à bien les travaux d'exécution d'un batardeau.Il reste cependant à évaluer l'importance des crues qui peuvent seproduire pendant les 76 jours précédemment considérés.
Pour ce faire, on a recensé les crues ayant dépassé 200 m3/spendant les 16 années qui présentaient des relevés de bonne qualitédu 1/09 au 15/11. On dénombre ainsi 17 crues, réparties de façon fortirrégulière dans le temps puisque certaines années (5 au total) n'ontvu l'occurence d'aucune perturbation alors que pour la seule année 1973,on n'a pas compté moins de 4 point~s de crue ayant dépassé ce seuil de200 m3/s (Tableau IX).
f
24 '.
Année Date Q m3/s H cm
1953 26/09 307 4151954 15/09 234 3541955 pas de crue1970 pas de crue1971 19/09 218 3381972 16/09 224 344
11/11 315 4201973 21/09 339 440
13/10 276 39028/10 301 410
6/11 211 3301974 24/10 496 5451975 19/09 230 350 11976 pas de crue 1
1977 16/09 243 366 1
26/09 256 381 11978 8/09 217 337 1
25/10 345 444 11980 21/10 215 335 11981 2/10 302 410 11982 pas de crue 11983 pas de crue 1
L
TABLEAU X Intumescences de crue de plus de 200 m3/s àPETIT-SAUT pendant la période du 1er septembreau 15 novembre.
(Les hauteurs sont celles de l'échelle ÙRSTOM.Il convient de retirer 31 cm à ces valeurspour avoir l'altitude réelle du plan d'eau.)
On peut essayer d'apprécier sommairement ce risque entermes de montée du plan d'eau au-dessus des niveaux maximums admisdans chaque scénario en classant par ordre croissant les hauteursatteintes du tableau ·X. (17 valeurs sur 16 ans) ..
f
' ..
...:'\. .25
1 Hauteur atteinte sur 1 Ecart du niveau par rapport au r1 l'échelle ORSTOM (cm) 1 maximum admissible choisi 1
rreti~z 31 cm pour avoir 1Scénario 1: Q=150m3/s\Scénario 2: Q=200m3/sll'altitude réelle) 1 H=260cm \ H=320cm 1
330 + 70 cm + 10 cm335 + 75 + 15337 + 77 + 17338 + 78 + 18344 + 84 + 24350 + 90 + 30354 + 94 + 34366 + 106 + 46381 + 121 + 61390 + 130 + 70410 + 150 + 90410 + 150 + 90415 + 155 + 95420 + 160 + 100440 + 180 + 120444 + 184 + 124545 + 285 + 225
TABLEAU XI Cotes au-dessus du niveau d'alerte lors descrues du SINNAMARY à PETIT-SAUT du 1/09 au15/11.
En considérant rétrospectivement la période donnée, on peutdire que l'on a 3 chances sur 10 de ne pas être inquiété par unevariation en hausse du plan d'eau, et 7 chances sur 10 d'avoir une ouplusieurs crues sur 1 saison sèche tirée au hasard. On constate sur letableau ci-dessus, que dans ce dernier cas, les montées du niveau deprobabilité médiane sont de l'ordre de 1 mètre dans le scénario 1 etde 0,5 mètre pour le scénario 2.
L'évènement le plus exceptionnel survenu le 24/10/74aurait amené le plan d'eau 2,85 mètres et 2,25 mètres au-dessus deslimites choisies, soit à l'altitude 5,14 mètres. Une telle crue enpleine saison sèche constitue un évènement très rare, beaucoup plusrare en tout cas qu'une fois en 16 années d'observations. On manqued'informations pluviométriques exhaustives pour justifier pleinementcette affirmation mais on peut noter que le seul pluviomètre existantsur le bassin-versant, au village de St-E~I~ a recueilli 75,3 mm le 22/10,
f
.~' 26
ce qui constitue le record absolu en ce point pour le mois d'octobredepuis le début des observations en 1956.
Par contre, les niveaux atteints en 1978 (H = 444 cm surl'échelle ORSTOM) ou en 1975 (H = 440 cm) ont probablement unerécurrence effective de 10 à 20 ans, compatible avec le risque d'unecrue de chantier. Dans ce cas il faudrait admettre de pouvoir supporterune crue à la cote 4,10 m (altitude réelle), soit une transgression de1,8 m et 1,2 mètre au-dessus des limites fixés par les scénarios 1 et 2,respectivement.
7. CONCLUSIONS
La première question relative aux étiages concernait lasatisfaction des besoins en eau de toute nature pendant la durée destravaux sur le chantier de PETIT-SAUT.
On a vu que le débit d'étiage absolu médian (atteint ou dépasséun an sur deux) était de 85 m3/s et qu'aux étiages décennaux secs etcentennaux secs il s'écoulait respectivement 66 m3/s et 53 m3/s(cf. 3.1, tableau IV).
De ce point de vue, on peut considérer que les besoins en eaupour les travaux et la base-vie pourront toujours être largement satisfaitspar pompage direct dans la rivière, sans conséquences perceptibles àl'aval. Les problèmes associés à cette utilisation de l'eau concernentdavantage la qualité des rejets (boues en suspension, lubrifiants usagés,eaux usées domestiques, etc .•. ) que la quantité des prélèvements. Outrela possibilité plus réduite de dilution des rejets en étiages, il fautsavoir qu'avec la dynamique estuarienne des flux et des reflux, la vitesserésultante vers l'aval devient rapidement très faible dans le BAS SINNAMARYet par exemple, les basses-eaux mettent une semaine pour s'écouler entrela pointe COMBI et la mer.
---------- ...
La deuxième question à laquelle on se proposait de répondreconcernait le choix d'un débit à l'aval de PETIT-SAUT pendant le remplissage de la retenue.
Au vu des récurrences statistiques des débits caractéristiquesd'étiage DCE (Cf. 3.2, tableau VII), on pourrait admettre de ne jamaislacher moins d'eau que l'équivalent de l'étiage décennal, soit environ80 m3/s. En fait, l'impact écologique d'un débit très faible est trèsdifférent selon qu'il est maintenu pendant 10 jours (DCE) ou pendantplusieurs mois. Ainsi en considérant la deuxième colonne du tableau VIII,où l'on relève les débits moyens minimums pendant 90 jours consécutifs,on constate que ceux-ci ont varié entre 156 m3/s et 100 m3/s et c'estcette dernière valeur qui pourrait constituer une référence historiqueacceptable.
f
.'" 27
En pratique, le concept de débit réservé pour le gestionnairede la retenue est autant lié à l'abondance des apports qu'à celui dela situation à l'aval du barrage. A ce titre la retenue de PETIT-SAUT,avec une capacité de 3 milliards de mètres-cubes, est relativementpetite, face aux apports annuels du fleuve et on a cherché à savoir quelleétait la durée du remplissage avec différents débits réservés, pourchaque année de la période d'observation.
1 Débit réservé en m3/s r
1Année 1f·0 75 100 125
54 14/04 30/04 06/05 16/0555 12/04 13/05 21/05 28/0556 16/03 22/03 26/03 04/0457 23/04 18/05 01/06 14/0669 15/04 12/05 20/05 31/0570 12/04 03/05 09/05 18/0571 22/03 04/04 08/04 13/0472 16/04 10/05 17/05 25/0573 06/06 17/06 03/09 13/1274 05/04 13/05 09/06 26/0675 14/05 11/06 23/06 11/0776 13/03 01/04 06/04 15/0478 29/05 12/07 27/08 23/1280 15/05 11/06 25/06 10/0782 13/04 04/05 10/05 18/0583 02/05 02/06 28/06 12/09
TABLEAU XII: Date de déverssement (jours/mois) de la retenuede PETIT-SAUT pour différents débits de restitution.(Retenue vide et début de remplissage le1er janvier).
Sur le tableau XII on trouvera les dates de déversementde la retenue, en fermant les vannes le 1er janvier derrière une retenuevide. Pour ce calcul on a négligé les effets de l'évaporation et de lapluie sur la retenue dont la résultante représente un apport d'eau ensaison des pluie et qui tendrait par conséquent à anticiper les datescalculées du déversement.
f
•
28.~
On constate par exemple qu'avec un débit réservé de 100 m3/s,la retenue déverserait au plus tôt le 26 mars (1956) et au plus tard le3 septembre (1973), 14 valeurs sur 16 se situant avant le 30 juin. Onconstatera aussi que le plus souvent les dates varient assez peu pourune m@me année en fonction du débit réservé (0, 75, 100 ou 125 m3/s) ,c'est-à-dire que la montée des eaux provoquée par le corps de la "grandesaison des pluies" de fin mars à juin est plus que suffisante pourassurer le remplissage quel que soit le débit de restitution choisi.
Il semble donc qu'il n'y ait pas de raison hydrologiqued'opter pour un débit réservé très bas qui ne ferait gagner que quelquessemaines pour la mise en eau complète de la retenue. Au contraire, sil'on considère l'impact écologique de la submersion sur la faune, ilparait raisonnable et nécessaire de se donner un délai de 4 à 6 moispour inonder 30.000 hectares de forêt .
... -----------
Enfin, le dernier point abordé, concernait les conditionshydrologiques du travail dans le lit même de la rivière. Ce point aété développé (Cf. 5). On a retenu comme période de basses eaux la plusprobable , la période du 1/09 au 15/11. Pendant ce temps on a empiriquement90 chances sur 100 d'avoir au moins 28 jours avec le plan d'eau au-dessousde l'altitude 2,29 m ou 65 jours avec le plan d'eau en dessous de 2,89 m(voir fig. 10).
Des crues dépassant ces niveaux d'alerte peuvent survenirpendant la période des travaux, comme on a pu le constater pendant12 ans sur 17 années d'observations. Dans ce cas il faut s'attendre àune montée du plan d'eau jusqu'à l'altitude 4 mètres (altitude dans lesystème de nivellement du projet). Une seule crue survenue en 1974 a faitmonter la rivière au-dessus de la cote 5 mètres (5,14 m), mais cetévènement a été qualifié de très exceptionnel, avec une récurrence dépassant20 années .
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ROCHE (M.A.)
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LOINTIER (M.)
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ETUDES HYDROLOGIQUES ORSTOM
sur PETIT-SAUT
Etude Hydrologique du SINNAMARY à PETIT-SAUT et SAUT-TIGRE(Campagne 1977-78), novembre 1978 - 22 pages.
Données hydrologiques pour l'aménagement de PETIT-SAUT surle SINNAMARY - janvier 1982 - 55 pages.Annexe: débits moyens journaliers homogénéisés à SAUT-TIGRE 18 pages~
Etude de la dénivellée du plan d'eau entre l'amont dubarrage et les deux sites de restitution prévus - mars 1982 23 pages.
Etude de la dénivellée du plan d'eau entre l'amont dubarrage et les 2 sites de restitution prévus.Compléments au rapport de mars - juin 1982 - la pages.
Etude d'impact de l'aménagement de PETIT-SAUT sur le SINNAMARYLES TRANSPORTS SOLIDES - juin 1984 - 42 pages.
Estimation des crues de projet et de chantier à PETIT-SAUT.(Compléments au rapport de janvier 1982) - janvier 1985 6 pages.
Données hydroclimatologiques pour le dimensionnement desouvrages de la route de PETIT-SAUT - 12 p., octobre 1984.
Dynamique des eaux et de l'intrusion saline dans l'estuairedu SINNAMARY - octobre 1984 - 39 pages .
INSTITUT liR~i5 ;bit~R-BCHBg, MltflHfiFIOUI:S POUR
LE DEVELOPPEMENT EN"CooPERATIONOR8TOM
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PETIT SAUT SUR LE SINNAMARY .
LES ETIAGES
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J.M. FRITSCHMattre de Recherches de l'ORSTOM
CAYENNE - t6vrier 1985
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