Les réseaux hydrographiques

« de l'interaction entre oscillations régulières ou exceptionnelles de la pluviométrie et de l'évaporation et facteurs d'écoulement : cadre morphologique et géologique, pente, couvert végétal, dégel d'amont ou d'aval (phénomènes d'embâcle et de débâcle en Sibérie et au Canada).

• " Simple », il comporte annuellement une seule alternance de basses eaux ou maigres et de hautes eaux (Amazone).

"C omplexe », il en connaît plusieurs.

la complexité est « originelle » quand elle s'applique à tout le cours (rivières pyrénéennes et méditerranéennes au régime influencé selon les saisons par la neige, la pluie et l'évaporation).

le régime est " complexe changeant » quand les cours moyen et inférieur d'un fleuve acquièrent un régime différent de celui du cours supérieur (Rhône, Rhin, Danube, Congo).

Par ailleurs, l'intégration des données météorologiques et géographiques (latitude et altitude) affine la typologie : régime nival de plaine des fleuves sibériens, régime pluvial tropical de montagne (Mékong), régime évapo-pluvial de plaine (Seine), etc.

• les crues sont différentes selon les régimes : " crues éclair » de fin d'été de type cévenol, avec précipitations massives et brèves sur sol sec et ruissellement rapide vers le collecteur ; crues hivernales de redoux, avec précipitations sur sol imperméabilisé par le gel ; crues estivales de fonte des glaciers, crues de superposition : fonte estivale des glaces dans le haut cours du Mékong + mousson automnale dans le cours inférieur.

• les notions de « crue décennale » et « centennale » indiquent un ordre de fréquence et sont sans valeur prédictive dans le temps ; déterminées par référence aux plus hautes eaux observées, elles ne donnent qu'un ordre de grandeur quant à l'ampleur des futurs épisodes.

LES RÉSEAUX ET LES HOMMES À tous ces paramètres complexes et interagissants s'ajoute l'Impact humain sur la dynamique des écoulements et sur la qualité des eaux rendues après utilisation, parfois sur la pérennité des systèmes hydrographiques.

CRUES ET INONDATIONS Nécessaires à l'équilibre dynamique du cours d'eau, au maintien des milieux humides limitant les maigres (basses eaux) et à la recharge de la nappe alluviale, ces phénomènes naturels sont affectés par les modifications qui touchent l'écoulement (retenues, canalisation du lit), le ruissellemen� l'infiltration et le stockage, mais aussi l'évapotranspiration (changement des pratiques culturales, déforestation, urbanisation).

La crue l'importance de la crue et la vitesse de propagation de l'onde de crue dépendent de différents facteurs : • l'alimentation et la pente ont un effet évident.

• la géométrie du réseau (notion se superposant à celle de structure) joue un rôle selon qu'on est en « feuille de chêne », avec un système complexe d'affluents et de sous-affluents tout au long du cours principal ; en " peuplier», avec des affluents simples régulièrement répartis ; en " pin parasol », avec des tributaires regroupés dans le cours supérieur.

Pour un épisode pluvieux affectant tout le réseau, les crues se succèdent (1" cas) ou se superposent (3' cas).

• les réservoirs naturels ou artificiels, libérant l'eau graduellement, « écrêtent» la crue -selon leur importance.

Au Canada, la rivière Saskatchewan, alimentée par un petit nombre de lacs, a un débit maximal de 59 fois son débit minimal.

En revanche, �--�:;�-:--- - '- �- ·--..., ��- .....

_.,_,__ le débit maximal du Sa/nt-Laurent, qui draine les Grands lacs, n'est que de 2 fois son débit minimal.

la construction de barrages hydroélectriques ou écrêteurs a le même effet.

• la nature des sols et des pratiques culturales influent dans la mesure où l'infiltration et la percolation réduisent le ruissellement Ainsi, un manteau imperméabilisé par la sécheresse ou l'urbanisation favorise le ruissellement, amplifie la crue et accélère sa vitesse.

Il en va de même des cultures peu rétentrices (par exemple la vigne), ou perpendiculaires aux courbes de niveau, de la suppression des haies ou des labours sur grandes parcelles à la saison des pluies.

• la rétention par le couvert végétal (forêt de feuillus et de conifères : 30 •Jo; prairies : 25% ; cultures : 15 %) produit un retardement de la réaction hydrologique perçue à l'exutoire.

L'inondation le phénomène est multiple.

• l'inondation des terres avoisinant le lit d'un cours d'eau permet mécaniquement l'expansion de la crue et la ralentit, l'infiltration et l'évapotranspiration en diminuant également le volume.

Au contraire, l'endiguement ou la canalisation du cours reporte la totalité de la crue en aval ; il augmente aussi les risques d'inondation en cas de rupture.

• En milieu urbain, le sous­ dimensionnement de la voirie souterraine, alors même que le coefficient de ruissellement est élevé, peut provoquer par engorgement une inondation des quartiers bas.

la canalisation du cours dans la traversée des agglomérations entraîne ainsi une hausse du niveau de la crue et le risque d'une mise en charge des ouvrages d'art par des débris végétaux ou autres, avec embâcle et inondations collatérales.

la réalisation de réservoirs écrêteurs en amont des villes perme� dans une certaine mesure, de protéger celles-ci (Paris n'a jamais été inondé depuis la crue centennale de 1911) - sans aucune certitude, néanmoins, concernant l'avenir.

CRUES ET INONDATIONS :LES LEÇONS À nRER complexes : application des objets fractals pour dégager des lois de puissance des résea ux ; modélisation de la pluviométrie et de l'écoulement (indice de densité du drainage, rapport de confluence, indices • 24 août 1987 -la crue du bassin de la Reuss (Suisse) atteint 125 % du volume de la crue centennale et fait s'écrouler digues et remblais d'autoroute et de chemin de fer.

Dès 1991, les autorités fédérales prennent la décision de dévier à l'avenir les crues vers des terres agricoles, pour mettre à l'abri villes et zones industrielles.

la répétition en 1993 et 2000 d'épisodes similaires, attribués par certains observateurs au réchauffement climatique, leur donne à l'évidence raison.

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• 22 septembre 1992 -V• lsoii -1•­ R-/ne est dévastée par la crue de I'Ouvèze.

Bilan humain : 36 morts.

les précipitations sur le massif des Baronnies (300 mm en 6 heures) n'avaient pourtant rien de bien exceptionnel : sept épisodes de même importance avaient eu lieu depuis 1915, sans entraîner de crue d'une telle violence et des conséquences si tragiques.

Mis en cause : la modification du couvert végétal des versants (remplacement des oliviers par les vignes et la lavande, arrachage de haies) ; le calibrage du lit ; l'augmentation de l'Imperméabilisation des sols par la voirie urbaine ; le défaut d'entretien des berges ; la plantation, à la place d'aulnes, de peupliers déracinables, responsables de la mise en charge des ouvrages d'art ; la construction dans le lit majeur d'habitations, de surfaces commerciales, industrielles ou de loisir.

Remèdes : la réalisation de dérivations, l'interdiction de construire en zone inondable ...

et un système d'alerte plus performant- système qui fera la preuve de son efficacité en 2004.

• Hiver 2001 -le bassin de la Somme connaît deux longs mois d'inondation.

l'accusation est lancée d'un détournement des eaux du bassin adjacent de la Seine pour épargner Paris.

le Bureau des recherches géologiques et minières (BRGM) dément et met en évidence l'impact sur l'Inondation du niveau élevé des nappes souterraines après des hivers pluvieux et la diminution de la capacité de stockage des terrains, habituellement insaturés, situés entre la surface du sol et l'aquifère .

la conclusion tirée est la mise sous surveillance du niveau des nappes afin de corréler à l'avenir données hydrologiques et hydrographiques.

de pente, hydrogrammes de crue) ; représentation du bassin en 3 D (modè le numérique de terrain) ; cartographie par satellite du couvert végéta l et de l'occupation des sols, pour estimer la propension au ruissellement d'un versant et le transfert précipitations-débit; construction de modèles hydrologiques en zone urbaine, etc.

l'étude du bassin hydrologique, incluant écoulement et nappes souterraines (surveillance piézo-électrique du niveau des nappes, bilan hydrologique), complète cette batterie.

DES POLITIQUES DE BASSIN les politiques dites " de bassin » consistent à associer tous les utilisateurs d'un bassin-versant en vue d'une gestion raisonnée des risques et de la ressource.

la France a eu en l'occurrence un rôle pionnier, avec la création de six comités de bassin et agences de l'eau correspondantes (loi de 1964).

Ces politiques s'appuient sur une mise en observation des réseaux par des stations hydrométriques et météorologiques, la construction d'ouvrages écrêteurs ou de dérivation, f--------------,---------------l la publ ication de cartes des zones • Enfin, la conjonction d'une crue du réseau et d'une crue de nappes avec saturation des couches superficielles produit des inondations de longue durée, comme dans la Somme durant l'hiver 2001.

lEs ATTEINTES À lll IESSOUICE Citons quelques exemples parmi d'innombrables cas.

• Sans conteste le plus spectaculaire, avec ses conséquences climatiques: l'assèchement partiel de la mer d'Aral suite au pompage de ses tributaires, Amou-Daria et Syr-Daria, pour irriguer les cultures de coton.

• Moins connu, mais non moins dramatique, est le cas du bassin du Magdalena {241 000 km'; 8 100 m'/s) en Colombie.

les villes de Cali, Bogota, Barranquilla et Cartagena s'alimentent en eau dans les tributaires de ce fleuve et y rejettent leurs effluents.

En aval de Bogota (4,5 millions d'habitants), la rivière portant le nom de la capitale, la Bogota, conflue avec le Magdalena et rend son eau totalement impropre à la consommation.

• Au Brésil, enfin, où l'Amazone était inondables.

Elle a aussi pour but la préservation de la qualité des eaux de ruissellement et des nappes profondes.

En la matière, l'Union européenne a adopté en 2000 une loi-cadre qui tient compte du caractère transfrontière des bassins et a valeur contraignante pour l'épuration des eaux usées.

Au plan international, la Convention sur les zones humides (Ramsar, Iran, 1971), dont la dernière conférence remonte à son étiage historique en octobre 2005, certains incriminent les coupes massives dans la forêt amazonienne, les projets de barrages faisant craindre une profonde perturbation du système climatique de l'Atlantique si le rejet d'eau douce dans l'océan (300 km de pénétration) diminuait durablement.

LE BASSIN -VERSANT à 1999, fonde ses recommandations sur " les bassins hydrographiques Ces multiples problèmes ont entraîné, au plan tant national qu'international, ou bassins-versants », notant que " la mise en valeur rapide et non durable des zones humides et des bassins hydrographiques [ ...

]est facteu r de perturba tion pour les cycles hydrologiques naturels, avec bien souvent une fréquence et une gravité accrues des inonda tions, des sécheresses et de la pollution ».

la mise en place de politiques de bassin.

À leur service, une modélisation toujours plus pointue du bassin-versant.

UNE MODtliSIITION POUSS�E Les instruments utilisés en la matière par les spécialistes sont nombreux et PAlMARÈS DES GRANDS BASSINS Par surface 1 Amazone : 6 950 ooo km' Congo : 3 800 ooo km' Mississippi : 3 229 000 km' 4 Nil : 2 849 ooo km' Ienisseï : 2 554000 km' 6 Ob : 24 80000 km' 7 lena : 24 20000 km' 8 Para na : 2 340 ooo km' 9 Yangzi Jiang : 1 960 000 km' 10 Amour : 1 930 000 km' 11 Mackenzie : 1 800 000 km' 12 Volga : 1 380 000 km' 13 Zambèze: 1 350000 km' 14 Niger : 1 100 ooo km' 15 Orénoque : 1 080000 km' 16 Gange : 1 070 000 km' 17 Murray : 1 070 000 km' 18 Nelson : 1 070 000 km' 19 Saint-laurent : 1 030 ooo km' 20 Indus : 950 ooo km' Par débit : débit moyen -débit spécifique 1 Amazone : 185 000 m'/s -30 Ifs/km' 2 Congo : 42 ooo m'/s- 11,1 Ifs/km' Yangzi Jiang : 34 000 m'/s -17,6 1/s/km' 4 Orénoque : 31 000 m'fs -28,5 Ifs/km' Brahmapoutre : 20 000 m'/s -30 Ifs/km' 6 Mississippi : 18000 m'/s- 5,61/s/km' Ienisseï : 17 400 m'/s -6,7 Ifs/km' Tocantins : 16 200 m'/s -191/s/km' 9 Gange : 16100 m'/s- 151/s/km' 10 Parana: 16000 m'fs- 6,81/s/km' 11 Mékong : 15 500 m'/s -19,5 1/s/km' 12 lena: 15400 m'/s- 6,41/s/km' 13 Irrawaddy: 13000 m'/s- 30,21/s/km' 14 Ob : 12 500 m'/s - 51/s/km' 15 Xi Jiang : 12000 m'/s- 27,21/s/km' 16 Amour : 11 000 m'fs- 61/s/km' 17 Saint-laurent : 10 300 m'fs -10 Ifs/km' 18 Magdalena : 81 00 m'/s- 30,81/s/km' 19 Volga : 80 00 m'/s- 5,81/s/km' 20 Columbia : 7 soo m'fs -11,2 1/s/km'. »