HYDROLOGIE
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Retour à la situation hydrologique régionale

    Sur le seul territoire de la Région Auvergne, il existe plus de 160 stations hydrométriques qui participent à la connaissance des hauteurs et des débits des cours d'eau.

    Ces stations appartiennent en fait à plusieurs réseaux hydrométriques avec des maîtrises d'ouvrage, des gestionnaires, des partenaires et des objectifs à la fois différents et multiples et dont la couverture géographique dépasse le plus souvent le seul territoire auvergnat.




LES RESEAUX HYDROMETRIQUES PRESENTS EN AUVERGNE

Parmi les principaux réseaux hydrométriques présents en Auvergne, on peut citer :

  • Le réseau hydrométrique patrimonial du Bassin Loire-Bretagne (38 stations en Auvergne) dont la maîtrise d'ouvrage est assurée par l'Etat qui s'appuie sur la DIREN de Bassin (DIREN CENTRE) et les DIREN régionales (dont la DIREN Auvergne) pour en assurer la gestion. Pour l'Auvergne, 10 stations sont gérées par la DIREN de Bassin et 28 par la DIREN Auvergne. L'Agence de l'Eau Loire-Bretagne apporte son concours financier à la modernisation des stations et au fonctionnement du réseau.

  • Sur le même principe, il existe le réseau hydrométrique patrimonial du Bassin Adour-Garonne (21 stations en Auvergne) pour lequel la DIREN Auvergne gère l'ensemble des stations présentes sur le territoire auvergnat. L'Agence de l'eau Adour-Garonne a également participé à l'investissement lié à la modernisation du réseau ainsi qu'au fonctionnement des stations implantées dans le Cantal et une partie du Puy de Dôme.

  • Le réseau CRISTAL qui est géré en commun par l'Etat et l'Etablissement Public Loire (E.P.L.), (anciennement E.P.A.L.A.), avec l'appui financier de l'Agence de l'eau Loire Bretagne. Ce réseau permet de fournir aux Services d'Annonce de Crues (S.A.C.) des D.D.E. des données hydrométriques et pluviométriques en temps réel pour l'alerte et la pression des crues. Il permet également de piloter la gestion de la retenue de Villerest pour l'écrêtement de crues et de Naussac et Villerest pour le soutien d'étiage. En Auvergne, le réseau CRISTAL compte une soixantaine de stations.

  • Le réseau hydrométrique régional (une trentaine de stations) qui complète les réseaux patrimoniaux de bassin et dont la DIREN Auvergne assure la maîtrise d'ouvrage et la maintenance. Le Conseil Régional et certains Conseils généraux ont participé financièrement à la mise en place d'une partie de ce réseau.

  • Le réseau hydrométrique géré par E.D.F. pour le contrôle et la gestion de ses ouvrages hydroélectriques (une quinzaine de stations sur la région Auvergne).

    En dehors de ces réseaux principaux, il existe également quelques stations hydrométriques isolées ou des mini-réseaux complémentaires qui ont été installés dans le cadre de suivis ou d'études particuliers et/ou pour des besoins locaux.
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LES OBJECTIFS DES RESEAUX


Cascade de Chiloza vers Besse-en-Chandesse
(© Marc Sagot)

    Ces réseaux hydrométriques ont tous été conçus pour offrir une connaissance des cours d'eau grâce à la mesure des hauteurs d'eau et des débits. Cependant les finalités peuvent être différentes suivant les réseaux et les stations.
Aussi, l'utilisation des données produites qui en est faite et leurs conditions d'utilisation (données en temps réel ou en temps plus ou moins différé, données brutes ou données validées) dépendent justement fortement des objectifs poursuivis.


Les objectifs poursuivis par ces différents réseaux hydrométriques sont ainsi multiples :

  • connaître les hauteurs et les débits des cours d'eau et leur évolution afin d'informer l'ensemble des usagers et permettre la connaissance de l'hydrologie des cours d'eau et notamment des étiages,

  • permettre l'annonce et/ou la gestion des crues,

  • aider à la gestion d'ouvrages hydroélectriques, des ouvrages régulateurs (soutien d'étiage, lutte contre les inondations) ou des autres ouvrages de stockage,

  • connaître les débits aux stations de mesure de la qualité des eaux (notamment pour le réseau national de bassin (RNB)),

  • révéler d'éventuelles dégradations des régimes hydrologiques et donc des milieux,

  • fournir la connaissance nécessaire à la mise en œuvre des réglementations européennes et nationales et notamment à la traduction des orientations du SDAGE (et dans ce cadre permettre le suivi des objectifs aux points nodaux du SDAGE, objectifs de quantité et de qualité),

  • évaluer l'impact sur les milieux aquatiques des prélèvements urbains, industriels et agricoles et des modifications des régimes hydrologiques,

  • évaluer à long terme l'effet des actions de protection et de restauration des débits et des régimes des cours d'eau.

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L'ACQUISITION DES DONNEES


    Sans vouloir entrer dans le détail des différentes techniques et instrumentations en hydrométrie qui sont multiples et parfois complexes, une station hydrométrique classique se définit comme un site où l'on détermine le débit, à partir d'un ensemble d'équipements mesurant en fait la cote de l'eau dans la rivière, c'est-à-dire :

  • un site avec une ou plusieurs sections de contrôle,

  • une échelle limnimétrique (permettant une observation des hauteurs),

  • un ensemble de capteurs de mesure, d'appareils enregistreurs et/ou télétransmetteurs qui permettent la mesure et l'enregistrement en continu des hauteurs (station limnigraphique) et éventuellement la télétransmission des données.

  • d'une armoire et éventuellement d'un local technique.


Vue "classique" d'une station hydrométrique
avec une échelle limnimétrique (ici en 2 parties)
et le coffre abritant notamment la centrale de
mesure et d'enregistrement
(photos : © Marc Sagot)

Contrôle et prélèvement
des données sur site
à l'aide d'un " Psion "

Intérieur d'un coffre de station
avec la centrale d'acquisition
et à droite, un modem pour la
télétransmission des données

    La correspondance entre les cotes de plan d'eau (mesurées en continu) et les débits est assurée par la réalisation ponctuelle de jaugeages sur le cours d'eau, c'est à dire des mesures de débits effectuées pour différentes hauteurs d'eau et qui permettent d'établir la courbe de tarage (relation expérimentale reliant la hauteur au débit pour un site donné).



Exemple de courbe de tarage obtenue à partir de différents jaugeages
réalisés sur le cours d'eau au droit de la station
(les carrés bleus sur le graphique représentant les différents points de jaugeages)

    Pour la mesure du débit d'un cours d'eau, différentes méthodes peuvent être utilisées (en fait on distingue 4 grandes catégories : "volumétrique", "exploration du champ de vitesse", "hydraulique", "chimique") dont le choix est conditionné par différents facteurs (configuration du site, précision souhaitée...). La méthode la plus usitée dans la Région est celle dite "d'exploration du champ de vitesse" qui consiste à mesurer la vitesse de l'écoulement en différents points de la section sur une série de verticales et la surface de la section mouillée en relevant la profondeur au niveau de chaque verticale. Que ce soit la méthode classique du moulinet ou d'autres techniques plus récentes (courantomètre électromagnétique, mesureur de vitesse à effet Doppler...), toutes nécessitent un matériel spécifique et un personnel formé à son utilisation.

Réalisation de jaugeages "à pied" à l'aide d'un moulinet monté sur perche pour les jaugeages de basses et moyennes eaux sur les petits et moyens cours d'eau (photos : © Marc Sagot) :




Ci-dessus : détail du moulinet avec son hélice
Ci-contre : saisie et enregistrement des données mesurées (nombre de tour d'hélice, profondeur, abscisse…) à partir d'un compteur relié au moulinet.
A gauche : vue générale du jaugeage au droit d'une station hydrométrique avec le décamètre tendu entre les berges pour le repérage des abscisses des différentes verticales de mesures.

Réalisation de jaugeages à partir d'un pont avec un camion spécialement équipé : pour les jaugeages des cours d'eau plus importants ou le jaugeage de crue (photos : © Marc Sagot) :

Ci-dessus : vue générale du jaugeage à partir d'un pont
au droit d'une station hydrométrique



Ci-dessus : sortie de la potence télescopique
et descente du saumon à l'aide du treuil télécommandé
Ci-contre : "saumon" de 100 kg
avec gouvernail et hélice
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TRAITEMENT, CRITIQUE ET VALIDATION DES DONNEES

    La chaîne de mesure des données, qui comprend un capteur, un dispositif de codage et un enregistreur génère une information brute qu'il est nécessaire d'analyser, critiquer et éventuellement de corriger (élimination de valeurs isolées aberrantes, prise en compte d'une modification temporaire de la section de mesure (embâcles…)). Ces différentes étapes ne sont pas chronologiques mais interviennent tout au long du traitement, de l'enregistrement de terrain jusqu'à l'insertion des données dans la banque de données hydrologiques.

    De même, le résultat ultime, le débit, est à son tour soumis à un processus de vérification avant validation.

    Il faut avoir présent à l'esprit que ces différentes phases de traitement, critique et de validation des données (à la fois sur les hauteurs et sur les débits) demandent du temps et un certain retour d'expérience. Ainsi, si la production de données provisoires de bonne facture dans un délai court s'avère possible, il doit être clair que la critique requiert du recul et que la validation ne peut se faire dans la précipitation. D'ailleurs certains contrôles ne peuvent être mis en œuvre qu'avec des chroniques de plusieurs années (par exemple, la réalisation de nouveaux jaugeages peut permettre d'améliorer la courbe de tarage dans la gamme des débits extrêmes).

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BANCARISATION DES DONNEES

    Suivant les réseaux hydrométriques et leurs finalités, suivant les gestionnaires des stations, il existe différents systèmes d'exploitation de données et de mise à disposition de celles-ci. Ainsi, dans le cadre de l'annonce de crues par exemple, il est nécessaire de pouvoir disposer de données hydrométriques en temps réel et de les intégrer dans un système de prévision des crues et d'alerte. Pour les stations qui ont pour seule finalité la connaissance de l'hydrologie des cours d'eau, il est moins impérieux, sauf peut-être en temps de crise, de pouvoir disposer de ces données "brutes" en temps réel ou en quasi temps réel. Cependant, même pour ce type de station et de réseau, la tendance actuelle va vers la mise en place de serveur de mise à disposition en temps légèrement différé (1 journée à quelques jours après la mesure) de données "semi-validées".

    En plus de ces différents serveurs "opérationnels" et à accès restreint (réservés aux utilisateurs "professionnels") de mise à disposition de données "brutes" ou "semi-validées", la banque nationale de données pour l'hydrométrie et l'hydrologie, HYDRO, gérée par le Ministère de l'Aménagement du Territoire et l'Environnement, permet de centraliser et de mettre à disposition à la fois des données de base (hauteurs/temps, caractéristiques des stations, débits journaliers et mensuels) mais aussi des données hydrologiques élaborées (valeurs caractéristiques expérimentales et statistiques) en provenance de stations de mesure (3500 dont 2400 en service) implantées sur les cours d'eau français et gérées par différents producteurs de données. En Auvergne, la très grande majorité des stations hydrométriques figure dans la Banque HYDRO.

Exemple de visualisation de données à partir de la Banque HYDRO (ici débits journaliers et mensuels pour l'année 2000 pour la station du Barbenan au Breuil (03))
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LES DONNEES PRESENTES SUR
LE SERVEUR DE SITUATION HYDROLOGIQUE

Choix des stations

    Les données hydrologiques présentées sur le présent serveur de situation hydrologique sont issues d'une sélection d'une cinquantaine des stations hydrométriques effectuée sur un parc de plus 160 stations en service (soit près d'un tiers du parc) ; ce choix reposant sur les constats et critères suivants :

  • Ce nombre apparaît suffisant pour indiquer une tendance générale de la situation hydrologique sur l'ensemble du territoire régional et représenter la typologie des cours d'eau existants (géologie, exposition, relief,…) et la diversité des régimes hydrologiques rencontrés. En effet, on retrouve des stations installées à la fois sur les " grands " cours d'eau de la Région (Allier, Loire, Cher...) mais aussi sur d'autres cours d'eau plus modestes.

  • Le choix s'est porté en priorité sur des stations qui disposaient d'un historique de données suffisant pour calculer les valeurs de référence interannuelles permettant de qualifier la sévérité d'un étiage ou d'une période de hautes eaux ou d'une crue.

  • Il s'avérait difficile voire impossible techniquement et administrativement de mettre à disposition, dans un délai raisonnable, des données de qualité suffisante sur l'ensemble du parc de stations hydrométriques de l'Auvergne. De plus, même si techniquement cela avait été possible, l'analyse de la situation hydrologique n'aurait sans doute pas gagnée en clarté.


Informations présentées

    La partie du site qui concerne les débits des cours d'eau est divisée en trois niveaux de situation hydrologique :

  • le premier niveau, régional, s'intéresse à la situation des débits des cours d'eau au niveau de l'ensemble de la Région,
  • le second niveau, départemental, s'intéresse à la situation hydrologique au niveau de chacun des 4 départements de la Région,
  • le troisième niveau, spécifique à chaque station hydrométrique, dont les données sont présentées sur le site, indique la situation hydrologique sur la station sélectionnée.

    Les deux premiers niveaux, régional et départemental, donnent la tendance générale de l'hydrologie des cours d'eau au cours du mois écoulé (en général le mois calendaire qui précède la dernière mise à jour) par rapport aux valeurs " normales " et aux autres valeurs de référence interannuelles (débit mensuel moyen interannuel, débits mensuels quinquennaux secs et quinquennaux humides). L'information est donnée sous la forme notamment d'une carte avec, représentant les stations hydrométriques, des pastilles dont la couleur est variable suivant la situation de la valeur du débit pour le mois indiqué par rapport aux valeurs de référence. Un commentaire peut éventuellement compléter la carte présentée.

    Le troisième niveau donne, pour la station sélectionnée, un ensemble de données de débits (journaliers, mensuels, annuels) sous la forme d'un graphique (qui couvre une période correspondant aux 12 derniers mois) et de tableaux de données (pour des périodes qui varient suivant le type de données). Les données présentées dans les tableaux sont de 2 natures :

  • la première catégorie représente les valeurs mesurées des débits journaliers sur une période couvrant au moins les 2 derniers mois écoulés (si bien sûr ces données sont renseignées) et des débits mensuels au cours des 12 derniers mois écoulés.

  • la seconde catégorie correspond à une série de débits de référence (débits moyens interannuels, débits quinquennaux secs ou humides, débits de référence d'étiage ou de crue...). Ces données qui sont les résultats de calculs statistiques à partir des chroniques de débits, donnent non seulement une information générale sur l'hydrologie du cours d'eau au droit de la station mais permettent aussi et surtout de comparer les débits relevés récemment à la station à ces valeurs de référence.


Avertissement sur la validité des données présentées
et sur leur utilisation

    Cette partie du site n'a pas d'autre ambition que de diffuser des informations générales sur l'hydrologie de la région et de donner une image de la situation.

    Les données présentées sur le site sont de plusieurs natures ; si certaines sont des données élaborées, a priori validées, d'autres sont des données provisoires n'ayant fait l'objet que d'une critique sommaire.

    Aussi la DIREN Auvergne ne saurait garantir que les données contenues soient exemptes d'erreur, ni que l'information fournie soit exhaustive compte tenu de la diversité des sources d'information, des délais de validation et du traitement automatisé.

    En aucun cas, les données présentées ne pourraient être utilisées à d'autres fins que celles-ci (notamment pour des études) sans l'accord express des différents producteurs de données.
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