Laboratoire Environnement Ressources de Concarneau

Mesure du débit

• Généralités

La mesure du débit des rivières trouve prioritairement son utilité dans l'évaluation et la prévention des risques liés aux inondations mais aussi dans la connaissance des volumes disponibles à des fins d'alimentation en eau potable des populations, usage majeur mais parfois remis en cause pour des raisons soit qualitatives soit quantitatives. En effet, l'attrait du littoral en période estivale entraine un afflux de population et donc de consommation d'eau au moment où les eaux d'alimentation, d'origine essentiellement superficielle, peuvent faire l'objet d'un étiage plus ou moins sévère, imposant des restrictions de la part des autorités préfectorales..
Cette mesure apporte également un réel intérêt dans la restauration de la qualité des eaux en permettant d'apprécier les pressions exercées par les activités et les usages anthropiques sur le milieu aquatique. En effet, associés aux concentrations en produits chimiques (mg/l ou mg/l) ou en germes (nombre de bactéries / 100 ml), les débits permettent de calculer les flux polluants arrivant à l'exutoire de chaque sous-bassin versant (débit en m3/s x nombre de bactéries/m3). La connaissance et la hiérarchisation de ces flux polluants visent à mieux cerner les actions prioritaires à engager en fonction des moyens disponibles pour une meilleure efficacité.

En l'absence de l'usage " eau potable " sur le bassin versant du Bélon, aucun système d'évaluation du débit des rivières n'a été implanté sur le territoire étudié. Le projet Cycleau y a remédié en installant des échelles limnimétriques et des stations automatiques d'acquisition de données sur les deux principaux cours d'eau du bassin versant, le Bélon (Moulin Nézet) et le Dourdu (Pont Bellec) en juin 2005.

La mesure du débit est la résultante de 2 paramètres :

- La section du cours d'eau associée à la hauteur
- La vitesse associée à cette section

• Le suivi de la hauteur peut s'effectuer :

- Soit sur une échelle limnimétrique par lecture ponctuelle

- Soit en continu à partir d'une station de mesure pourvue d'un capteur spécifique. Le capteur Nimbus utilisé de marque OTT est un système bulle à bulle. Il mesure en continu le niveau d'eau selon la méthode de bullage (l'air comprimé est produit grâce à un compresseur à piston compact) par différence de pression entre la pression atmosphérique et celle exercée par la colonne d'eau.

Capteur bulle à bulle Nimbus

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Centrale d'acquisition Nimbus

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• La vitesse est mesurée quant à elle  au moulinet

Le jaugeage du débit est réalisé par la mesure de la vitesse du courant en plusieurs points d'une section en travers ou transect .

Le débitmètre utilisé est un moulinet mécanique C2 de chez OTT, prévu pour la mesure des vitesses comprises entre 2.5 cm/s et 5 m/s dans des écoulements de profondeur faible à moyenne. L'appareil, composé d'une hélice dont la vitesse de rotation dans l'eau est reliée à la vitesse d'écoulement selon des formules linéaires, est fixé sur une perche et associé à un compte-tours. 

Mesure de la vitesse du courant

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Le jaugeage consiste à mesurer les vitesses d'écoulement pendant 30 secondes sur plusieurs verticales de la section transversale de la rivière. Le nombre de verticales est fonction de largeur de la rivière et de l'hétérogénéité de sa section. Le nombre de points de mesures sur chaque verticale est compris entre 1 et 3 en fonction du diamètre de l'hélice et de la hauteur d'eau, à savoir au fond, en surface et à mi-profondeur (Figure 1).

Pour obtenir le débit moyen du cours d'eau à partir des données de terrain, un programme informatique fonctionnant sous windows 98 (JAUGEALC) permet d'intégrer les valeurs de vitesses obtenues sur les différentes hauteurs et verticales, tout en prenant en considération la nature du fond et des berges ainsi que leur forme qui influent sur la vitesse d'écoulement.

Le Coefficient d'écoulement sur chaque berge varie de 0.5 à 1 selon la nature du substrat comme indiqué sur la figure 2.

Le Coefficient de forme traduit la forme des berges et oscille entre 0.5 (berge à faible pente) à 1 (berge verticale).

Le Coefficient de fond prend en considération la rugosité du fond sur une échelle identique à celle du coefficient d’écoulement, de 0.5 (végétation dense) à 1 (vase, sable, béton lisse).

La relation HAUTEUR – DEBIT  ou courbe de tarage va permettre de s’affranchir dans le temps de la mesure systématique du débit par transformation de la hauteur en débit à partir des résultats des opérations de jaugeage.

Les figures 3  et 4  font état des relations existant entre la hauteur d’eau et le débit aux points de référence du bassin versant à savoir Moulin Nézet sur le Bélon et Pont Bellec  sur Le Dourdu. Obtenues à partir des données de 2005, année météorologique que l’on peut qualifiée de sèche, ces courbes méritent d’être affinées pour des valeurs en période de hautes eaux.  

A partir de la chronique débit-temps, des débits caractéristiques de l'écoulement peuvent être déterminés pour suivre à long terme les variations du cours d'eau mais également pour comparer les rivières entre elles. Ces valeurs caractéristiques se regroupent en 3 catégories, Les hautes eaux ou crues, les valeurs moyennes ou modules et enfin les basses eaux ou étiages.

Hautes eaux ou crues

Valeurs moyennes ou modules

 Basses eaux ou étiages