Mesurer le débit d'une rivière sans téléphérique

La mesure du débit d'un cours d'eau suppose généralement la présence d'infrastructures sur place : un téléphérique fixe, un treuil, une rampe de mise à l'eau ou, au minimum, une berge depuis laquelle on puisse travailler. À Dolalghat, au Népal, une ville située sur l'une des principales voies d'accès à Katmandou, une équipe de relevé est arrivée à la rivière Hutkesi pour constater qu'il n'y avait rien de tout cela. Elle disposait en revanche d’un pont routier, d’une corde achetée à l’avance et d’un équipement suffisamment léger pour être transporté à la main.

Pourquoi un site non calibré pose-t-il des difficultés ?

Une mesure de débit ne se résume pas à une simple lecture. L'instrument doit traverser toute la largeur du cours d'eau à une vitesse constante et contrôlée, en suivant une trajectoire rectiligne, de manière à ce que chaque tranche verticale du flux soit échantillonnée une seule et unique fois. Dans une station de mesure permanente, ce contrôle est assuré par le site lui-même : un téléphérique transporte l'instrument, un treuil règle la vitesse, une rampe de mise à l'eau permet de mettre à l'eau un bateau avec un équipage.
 

La plupart des tronçons fluviaux ne disposent d’aucun de ces équipements. Lorsqu’une équipe a besoin d’une donnée provenant d’un tronçon non jaugeé – ce qui est de plus en plus fréquent, que ce soit pour l’alerte aux crues, l’octroi d’autorisations de prélèvement ou des études hydroélectriques –, le parcours de mesure doit être mis en place à partir de ce que le site offre ce jour-là. C’est là le véritable travail dans ce type de relevé, et c’est ce qui a fait toute la différence dans cette mesure.

Une section de mesure sans téléphérique

Le point de mesure se situait à environ 100 mètres en aval du pont de Dolalghat. À cet endroit, la rivière mesure environ 20 mètres de large, avec une profondeur d’eau inférieure à un mètre et un courant pouvant atteindre 2,6 mètres par seconde à son débit maximal, pour une moyenne d’environ 1 mètre par seconde. Une combinaison de faible profondeur et de courant rapide s'avère délicate. La rivière est trop peu profonde pour un bateau avec équipage, suffisamment rapide pour rendre la traversée à pied dangereuse, et suffisamment large pour qu'il soit impossible de simplement faire passer quoi que ce soit d'un côté à l'autre.

Mise en place du câble de remorquage depuis la passerelle

Au départ, le plan consistait à lancer une corde par-dessus le chenal et à l'ancrer sur la rive opposée. À 20 mètres de large, avec le courant, cela n'a pas fonctionné. L'équipe a donc laissé tomber la corde depuis le tablier du pont et l'a fait descendre jusqu'à la section de mesure, puis a fixé l'embarcation de relevé au milieu de la ligne afin qu'il y ait suffisamment de corde de chaque côté pour que deux personnes puissent la remorquer depuis les rives. L'embarcation a été remorquée à la main sur toute la longueur de la section à une vitesse constante, ce qu'aurait permis un téléphérique si le site en avait été équipé.

Trop peu profond pour être profilé normalement

Deux conditions propres à ce site rendent impossible une configuration standard. La première est la profondeur. Un profileur acoustique ne mesure pas l’ensemble de la colonne d’eau : une distance de suppression sous le transducteur et une couche proche du fond sont toutes deux inutilisables, et seule la partie restante est profilée. À moins d’un mètre de profondeur, il ne reste pratiquement plus rien. C’est précisément pour cette raison que l’ADCP RiverStar RS1200 a été utilisé en mode « eaux peu profondes, vitesse élevée », ce qui réduit ces marges inutilisables et maintient un taux d’échantillonnage suffisamment élevé pour détecter un courant rapide.

Un lit mobile lit le bateau aussi lentement

La deuxième condition concerne le lit de la rivière lui-même. Un profileur acoustique détermine normalement sa vitesse en faisant rebondir un signal sonore sur le lit et en mesurant le décalage, ce qui suppose que le lit reste immobile. Dans un tronçon à courant rapide transportant des sédiments, ce n’est pas le cas. Les matériaux du lit se déplacent en aval avec le courant ; l’instrument mesure sa propre vitesse par rapport au sol comme étant inférieure à ce qu’elle est réellement, et toutes les vitesses dans la section transversale sont sous-estimées. Le débit calculé est donc faible, et rien dans les données ne semble anormal.
 

En référençant la position de l’embarcation par rapport à une source externe, à savoir le positionnement par satellite plutôt qu’au lit de la rivière, on élimine cette hypothèse et, par conséquent, l’erreur qui en découle. Sur une rivière connue pour transporter des sédiments, cela fait la différence entre un chiffre défendable et un chiffre plausible.

Une seule étape, moins de dix minutes

La mesure a été réalisée en un seul passage, en moins de dix minutes. Les données ont été transmises à un ordinateur portable via une liaison radio, sans qu'il soit nécessaire de disposer d'une alimentation électrique ni d'une connexion Internet sur le site. Elles ont ensuite été vérifiées et exportées dans HydroProfiler sous forme de tableau de débit et de profil en coupe transversale. Personne n'est entré dans l'eau.

Ces deux résultats constituent la base de fonctionnement d'un programme hydrologique. Le tableau des débits fournit la valeur du débit pour la journée et, répété à différents échelons, permet d'établir la courbe de débit qui transforme une simple lecture du niveau d'eau en un enregistrement des débits pour le reste de l'année. Le profil transversal documente la forme du lit dans lequel la mesure a été effectuée ; c’est ce qui permet à une équipe ultérieure de déterminer si la section a subi un affouillement ou un comblement et si les anciennes mesures sont toujours valables.
 

Dans quels cas cette méthode fonctionne-t-elle, et dans quels cas ne fonctionne-t-elle pas ?

La mise en place de la corde a été la partie la plus difficile de la journée, et c’est celle qui n’est pas transposable à plus grande échelle. Cela a fonctionné ici parce que trois conditions se sont trouvées réunies : un pont situé juste en amont d’où faire descendre la corde, un chenal suffisamment étroit pour que deux personnes situées sur les rives opposées puissent maintenir la tension, et un équipement suffisamment léger pour être transporté jusqu’à l’eau à la main. Si l'une de ces conditions venait à manquer, la traversée devrait s'effectuer ailleurs.
 

Sur une rivière plus large, ou dépourvue de pont depuis lequel opérer, cette approche n’aurait pas été envisageable ; c’est pourquoi l’équipe a ensuite discuté avec le groupe universitaire d’un dispositif de mesure du débit autonome et sans pilote. Un engin capable de maintenir sa propre ligne grâce à sa propre propulsion n’a pas besoin que le site en fournisse une. Ce principe s’applique à tout programme de jaugeage sur des sites non équipés de jauges : l’instrument est rarement le facteur limitant, c’est généralement la manière de le faire traverser la section qui l’est. Nos plateformes de levés hydrographiques couvrent ces deux approches, et l’article complémentaire consacré au relevé du débit du Chao Phraya présente la même mesure sur un grand fleuve soumis aux marées. Pour choisir entre les différents types d’instruments, notre guide sur les équipements de levés hydrographiques précise où un ADCP trouve sa place par rapport aux échosondeurs et aux systèmes multifaisceaux.

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À propos de CHC Navigation

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