Hydrologie

L'hydrologie est la science qui s'intéresse au cycle de l'eau, c'est-à-dire aux échanges entre l'atmosphère, la surface terrestre et son sous-sol. Le bassin versant est une entité physique à l’échelle du quel il est pertinent d’étudier l’hydrologie.En général, une « année hydrologique » commence à l'automne avec la tombée des premières pluies qui viennent alimenter le débit du cours d'eau.

Viens ensuite l'hiver où les débits sont suffisamment importants pour alimenter les annexes hydrauliques (zones humides, étangs, fossés, ...), la nappe d'accompagnement du cours d'eau et enfin les nappes phréatiques. Au printemps, la pluviométrie diminue et la végétation reprend vie, participant ainsi à la diminution d'eau dans le sol et par conséquent à la diminution des apports au cours d'eau. Arrive ensuite l'été où les phénomènes printaniers s'accentuent jusqu'à observer un minimum d'eau, ce ne sont plus les pluies qui alimentent le cours d'eau, mais principalement la nappe d'accompagnement. On parle alors d'étiage.

On peut mesurer la pluie avec un pluviomètre, sorte de tube gradué où l'on peut lire les millimètres d'eau précipités.

En superposant à la courbe pluviométrique celle des température moyennes, on obtient le diagramme ombrothermique, qui caractérise le climat, localement. L’étude du vent vient compléter cette donnée.

On peut mesurer le débit du cours d’eau à un instant donné grâce à un débit-mètre ou grâce à un micro-moulinet qui mesure les vitesses et auxquelles on associe chaque surface élémentaire. Le débit correspond à la surface de la lame d’eau multipliée par la vitesse moyenne de l’eau au droit du point de mesure.

Q = S x V
Débit = Surface x Vitesse

On peut mesurer le niveau du cours d’eau grâce à une échelle limnimétrique ou une sonde de niveau d’eau.

En associant la hauteur d’eau avec le débit mesuré au même moment, on obtient une courbe de tarage, à savoir, la valeur du débit en fonction de la hauteur d’eau.

Lorsque l’on effectue ces mesures dans le temps, on peut reconstituer la chronique des débits et mieux comprendre le fonctionnement hydraulique du cours d’eau.

La DREAL Aquitaine a suivi une station de mesure de débit sur la Pimpine de 1990 à 2012 en amont de l'Etang des sources sur la commune de Cénac.

L’analyse des débits permet de tracer la courbe hydrométrique des débits moyens mensuels et de connaître des valeurs caractéristiques telles que les débits d’étiage, de crue ou encore différentes périodes théoriques de retour d’évènement après étude statistique des valeurs.

le débit moyen mensuel : il correspond à la moyenne mensuelle des mesures effectuées sur un nombre défini d’années. Il s’exprime en m3/s.

le module interannuel : il représente la moyenne des mesures annuelles du débit sur un nombre défini d’années.

les débits de crue : sur un cours d’eau, les débits de crue sont classiquement exprimés en Q10 (débit instantané de crue décennale) pour lequel il existe chaque année une chance sur 10 que le plus fort débit instantané observé soit supérieur ou égal à la valeur du Q10. Il est nécessaire de disposer d’une longue période d’observation pour l’estimation des débits de crue.

les débits d’étiage : Le débit d’étiage d’un cours d’eau est estimé à partir du QMNA qui correspond au débit mensuel minimal d’une année donnée. Le QMNA peut être exprime avec une période de retour : QMNA5 (débit mensuel sec de fréquence quinquennale) c'est-à-dire qu’il existe chaque année une chance sur cinq pour que le débit mensuel le plus faible de l’année soit inférieur ou égal au QMNA5. Le QMNA5 est le débit de référence pour les autorisations de prélèvement et de rejet.

le VCN n est le débit minimal ("moyen") calculé sur n jours consécutifs.

le débit réservé : l’article L.214-18 du code de l’environnement impose à tout ouvrage transversal dans le lit mineur d’un cours (seuils et barrages) de laisser dans le cours d’eau à l’aval, un débit minimal garantissant en permanence la vie, la circulation et la reproduction des espèces présentes. Ce débit, d’une manière générale, ne doit pas être inférieur au 1/10ème du module. Il ne doit pas être inférieur au 1/20ème du module sur les cours d’eau dont le module est supérieur à 80m3/s ainsi qu’à l’aval d’ouvrages assurant la production d’électricité aux heures de pointe. Il est communément appelé « débit réservé » ou « débit minimal ».