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Notions de débits
Notions de débits



Les chutes Victoria sur le Zambèze


Le débit est une grandeur fondamentale de la mécanique des fluides et de l'hydrologie. Il convient de bien distinguer l'échelle de temps selon laquelle le débit est mesuré et estimé (débit instantané, débit moyen journalier, mensuel, annuel, pluriannuel) de l'unité de temps utilisée pour l'exprimer (le plus souvent la seconde comme dans l s-1 ou m3 s-1).

Un débit d'eau s'exprime généralement en volume rapporté à une unité de temps. Des débits massiques s'appliquent plutôt à des matériaux en suspension, voire en solution, ou charriés. On parlera dans ces cas de débit solide.

En hydrologie et hydrogéologie, le mot débit entre dans un grand nombre d'expressions qui désignent soit des concepts descripteurs (débit d'une rivière, d'une source, d'une nappe souterraine ; débit de pointe, débit d'étiage ; débit réel, débit solide, débit de charriage) ou analytiques (débit de base, débit caractéristique, débit unitaire, débit spécifique), soit des artefacts ou des techniques (essai de débit, palier de débit, débit critique - de pompage dans un puits - ; débit de jaillissement, de production).

Appliqué à un ouvrage de captage (prise d'eau, puits, forage) le mot débit a le sens de capacité, d'aptitude à fournir, à produire. En particulier, dans le cas de captage d'eau souterraine, " débit d'un puits " est le débit potentiel maximal qui peut être obtenu.

Le débit peut faire l'objet d'une mesure directe par différentes méthodes, soit être calculé à partir de mesures de vitesse.

Le débit (moyen) journalier, mensuel, annuel... est la moyenne arithmétique de tous les débits par seconde de la période considérée. Le débit annuel devra être obligatoirement suivi de l'année considérée.

Le débit (moyen) inter-annuel est la moyenne arithmétique des débits (moyens) annuels calculée sur une période de temps au moins égale à 30 années consécutives.

Le débit (moyen) pluri-annuel est la moyenne arithmétique des débits (moyens) annuels calculée sur une période de temps quelconque (en général la série complète des débits annuels).




Le débit de base correspond à la composante de l'écoulement provenant de la vidange des réserves du bassin, souterraines ou superficielles.

Il existe classiquement deux usages de ce terme :

» Le débit de base est assimilable à l'écoulement qui se produit dans un cours d'eau pendant les périodes sans précipitations, C'est donc l'eau qui vient du tarissement des nappes. La plupart des écoulements d'été, en régions tempérées, sont assimilables au débit de base,

» Par ailleurs lors d'un épisode de crue l'écoulement de base a été classiquement défini comme l'écoulement qui se serait produit en l'absence de précipitation. En effet, dans la conception ancienne de l'hydrologie, l'intumescence de l'hydrogramme était exclusivement attribuée au ruissellement. L'écoulement de crue était alors considéré comme résultant de la somme de l'écoulement de base, correspondant à la vidange simple de la nappe, et du ruissellement,

Mais les travaux récents, utilisant la composition chimique ou isotopique des eaux, ont montré que la part des eaux souterraines dans l'écoulement de crue était beaucoup plus importante qu'on ne le pensait auparavant, et constituait souvent l'essentiel du débit de crue ; dans ce cas, s'il s'agit bien d'écoulement souterrain il ne s'agit plus d'écoulement non influencé.

» Le terme d'écoulement de base sera réservé à l'écoulement résultant du tarissement des réserves en l'absence d'influence, et celui de " écoulement souterrain " à l'écoulement provenant d'aquifères ou transitant par eux lors des épisodes de crues. Le débit de base se réfère à l'analyse des variations dans le temps des composantes de l'écoulement total d'un cours d'eau, l'écoulement souterrain se réfère à l'analyse dans l'espace des milieux parcourus par l'eau.




Le débit réservé est le débit minimal à maintenir en permanence dans un cours d'eau au droit d'un ouvrage pour sauvegarder les équilibres biologiques et les usages de l'eau en aval.

Le débit réservé n'est pas une notion hydrologique mais une contrainte réglementaire.

» Les ouvrages de prélèvement d'eau (y compris souterraine), de dérivation ou de stockage modifient le débit naturel et peuvent le diminuer fortement, voire assécher un cours d'eau. L'affaiblissement excessif du débit peut avoir des effets négatifs sur la faune ou la flore aquatique et les usages de l'eau en aval. Un prélèvement pour l'irrigation, une dérivation vers une conduite forcée, la gestion d'une retenue, d'un barrage peuvent laisser un débit tellement faible que la vie aquatique peut en être affectée :

- amoindrissement de la surface du lit et du volume habitable,
- diminution de la biomasse d'invertébrés disponibles,
- ralentissement excessif du courant pour les poissons qui vivent en eau rapide (truite par exemple),
- réchauffement trop élevé pour des poissons d'eau fraîche, etc.

» L'étiage (voir régime des eaux) est une période difficile pour la plupart des espèces aquatiques, surtout en aval des points de rejet ; les capacités de dilution ou d'auto-épuration des rejets et les possibilités d'utiliser l'eau en aval s'en trouvent limitées.

» L'assec (ou assèchement temporaire du cours d'eau) est une situation véritablement catastrophique pour la vie aquatique dans la plupart des cours d'eau. Ne survivent que les espèces adaptées à ces conditions particulières qui apparaissent de façon naturelle dans certains bassins, en région aride ou semi-aride par exemple, mais qui ne sont pas naturelles dans les régions tempérées pour la plupart des cours d'eau d'une certaine taille.

» En France, avant 1984, le débit réservé faisait partie du cahier des charges de tout ouvrage hydraulique. Cette contrainte était négociée en fonction des conditions locales et des caractéristiques de l'ouvrage. Depuis, la loi " Pêche " du 30 juin 1984, puis le décret n°89-804 du 27 octobre 1989 du Code rural, le débit réservé est fixé à 1/10 du débit moyen annuel avec une tolérance à 1/40 pour les ouvrages existants à la date de parution de la loi. Pour les cours d'eau dont le module est supérieur à 80 m3 s-1, des dérogations spéciales peuvent être envisagées mais le débit minimum " ne devra pas se situer en dessous du vingtième du module ".

L'application de cette règle s'est avérée difficile dans de nombreux bassins où le débit d'étiage, du fait des conditions climatiques et de la géologie du bassin versant, s'abaisse déjà naturellement en dessous de ces valeurs. Dans de nombreux cas, l'application stricte de la loi n'est pas possible et obligerait alors les collectivités à recourir à de nouvelles ressources en eau, en pratique à créer de nouveaux stockages (barrages) pour pallier le manque d'eau en étiage habituel (car en cas de situation exceptionnelle, la réglementation prévoit que soient prises des mesures particulières). L'application stricte de la règle des 10 % supprimerait souvent toute possibilité de salmoniculture, puisque ces établissements sont installés en dérivation et que le cycle de vie des poissons d'élevage ne doit pas être interrompu.

Le concept normatif de " débit réservé " a donc deux objectifs :

______- préservation du milieu aquatique (écosystème)
______- répartition de l'eau entre les usages amont et aval.

Sur la question des débits réservés et du sort que leur réserve le projet de loi sur l'eau : voir Pénurie d'eau





Le Réseau d'Observation de Crise des Assecs (ROCA) :
http://www.csp.environnement.gouv.fr/pages/milieux/ROCA/Bilan%20ROCA%20au%2015%20août%202004.htm

Circulaire n° 7 DE/SDGE/BGRE-DCH/04 du 16 mars 2004 relative à la gestion quantitative de la ressource en eau et à l’instruction des demandes d’autorisation ou de déclaration des prélèvements d’eau et des forages
http://aida.ineris.fr/textes/circulaires/text4347.htm

Directive cadre sur l'eau :
1) Le bilan DCE du Réseau eau de FNE
http://www.fne.asso.fr/PA/eau/dos/dce/DCE_I_bilan.pdf

2) Le bilan DCE des associations fédérées à FNE
http://www.fne.asso.fr/PA/eau/dos/dce/DCE_II_bilan.pdf

3) La conclusion
http://www.fne.asso.fr/PA/eau/dos/dce/DCE_III_conclusion.pdf

4) La synthèse
http://www.fne.asso.fr/PA/eau/dos/dce/DCE_synthese.pdf






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