Mesurer le débit d’une rivière sans téléphérique de jaugeage

La mesure du débit d’un cours d’eau nécessite généralement une infrastructure adaptée sur le site : un téléphérique de jaugeage fixe, un treuil, une rampe de mise à l’eau ou, au minimum, une berge permettant de déployer l’équipement en toute sécurité. À Dolalghat, au Népal, une équipe de levé est arrivée sur la rivière Hutkesi sans disposer d’aucune de ces installations. Elle avait cependant accès à un pont routier, à une corde préparée à l’avance et à un équipement suffisamment léger pour être transporté à la main.

Pourquoi une section non équipée pose-t-elle des difficultés ?

Une mesure de débit par ADCP ne se résume pas à une simple lecture ponctuelle. L’instrument doit traverser la section de mesure de manière régulière afin d’échantillonner la vitesse de l’eau sur toute la largeur et la profondeur du cours d’eau. La qualité du jaugeage dépend donc autant du contrôle du transect que des performances de l’ADCP lui-même. Sur une station hydrométrique permanente, ce déplacement peut être facilité par l’infrastructure du site : un téléphérique de jaugeage permet de déplacer l’instrument d’une rive à l’autre, un treuil contrôle son déplacement et une rampe permet de mettre à l’eau une embarcation lorsque les conditions le permettent.

La plupart des cours d’eau ne disposent toutefois d’aucune de ces installations. Lorsqu’une équipe doit réaliser un jaugeage sur une section non équipée, par exemple pour la surveillance des crues, la gestion des prélèvements ou une étude hydroélectrique, le dispositif de mesure doit être adapté aux conditions disponibles sur place. C’est précisément ce qui a déterminé l’approche utilisée sur la rivière Hutkesi.

Une section de mesure sans téléphérique

La section de jaugeage se trouvait 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 1 mètre et une vitesse d’écoulement atteignant jusqu’à 2,6 m/s, pour une moyenne d’environ 1 m/s. Cette combinaison d’une faible profondeur et d’un courant rapide rend les opérations particulièrement délicates. La rivière est trop peu profonde pour utiliser facilement un bateau avec équipage, le courant est suffisamment rapide pour rendre une traversée à pied dangereuse et la largeur du chenal empêche de déplacer simplement l’instrument d’une rive à l’autre.

Mise en place du câble de remorquage depuis le pont

Le plan initial consistait à lancer une corde directement jusqu’à la rive opposée afin de créer une ligne de traversée. Avec un chenal d’environ 20 mètres de large et un courant soutenu, cette méthode s’est révélée impraticable. L’équipe a donc utilisé le pont situé en amont. La corde a été descendue depuis le tablier du pont, puis amenée jusqu’à la section de mesure. L’embarcation équipée de l’ADCP a été fixée au milieu de la ligne, avec suffisamment de longueur disponible de chaque côté pour permettre à deux opérateurs placés sur les rives opposées de contrôler son déplacement. L’embarcation a ensuite été remorquée manuellement sur toute la largeur de la section à une vitesse régulière, reproduisant ainsi la fonction qu’aurait assurée un téléphérique de jaugeage permanent.

Une profondeur trop faible pour un profilage ADCP standard

La première difficulté technique concernait la faible profondeur. Un ADCP ne mesure pas directement l’intégralité de la colonne d’eau. Une zone non mesurée sous les transducteurs, liée notamment à la distance de suppression, ainsi qu’une couche située à proximité du fond ne peuvent pas être directement profilées. Dans une rivière de moins d’un mètre de profondeur, ces zones peuvent représenter une part importante de la colonne d’eau disponible pour la mesure. C’est pour cette raison que le RiverStar RS1200 a été utilisé en mode « eaux peu profondes, vitesse élevée ». Cette configuration réduit les zones non mesurées et maintient une fréquence d’échantillonnage suffisamment élevée pour mesurer efficacement les courants rapides dans une faible profondeur d’eau.

Un lit mobile peut fausser le suivi du fond

La seconde difficulté concernait le mouvement du lit de la rivière. Lors d’un jaugeage mobile, un ADCP peut utiliser le suivi du fond pour déterminer le déplacement de l’embarcation. Cette méthode repose sur les échos acoustiques réfléchis par le lit et suppose que celui-ci constitue une référence immobile. Dans un cours d’eau à courant rapide transportant des sédiments, cette hypothèse peut devenir incorrecte. Si les matériaux du lit se déplacent vers l’aval, le suivi du fond peut sous-estimer la vitesse réelle de l’embarcation par rapport aux rives. Cette erreur se répercute alors sur le calcul des vitesses d’écoulement et peut conduire à une sous-estimation du débit.

En utilisant une référence GNSS pour déterminer le déplacement de l’embarcation indépendamment du lit, cette source d’erreur peut être évitée. Sur un cours d’eau soumis au transport de sédiments, le choix de la référence de navigation devient donc essentiel pour garantir la fiabilité du jaugeage.

Un seul passage en moins de dix minutes

Le jaugeage a été réalisé en un seul passage, en moins de dix minutes. Les données ont été transmises à un ordinateur portable via une liaison radio, sans nécessiter d’alimentation électrique externe ni de connexion Internet sur le site. Elles ont ensuite été contrôlées et exportées dans HydroProfiler sous forme de tableau récapitulatif du débit et de profil de section transversale. Aucun opérateur n’a eu besoin d’entrer dans l’eau.

Ces deux résultats constituent des données essentielles pour le suivi hydrologique.

• La mesure du débit fournit la valeur correspondant aux conditions observées le jour du jaugeage. Répétées à différents niveaux d’eau, ces mesures permettent d’établir une courbe de tarage, qui relie la hauteur d’eau au débit et permet ensuite d’estimer l’évolution du débit à partir des enregistrements continus de niveau.

• Le profil de section transversale documente quant à lui la géométrie du lit au moment du jaugeage. Il permet de suivre les phénomènes d’affouillement ou de comblement et de déterminer si les caractéristiques de la section ont suffisamment évolué pour affecter la validité des mesures précédentes ou de la courbe de tarage.

Dans quels cas cette méthode fonctionne-t-elle, et quelles sont ses limites ?

La mise en place de la corde a constitué la partie la plus contraignante de l’opération et représente également la principale limite de cette méthode. Cette approche a fonctionné parce que trois conditions étaient réunies : un pont situé suffisamment près en amont pour permettre la mise en place de la corde, un chenal assez étroit pour que deux opérateurs positionnés sur les rives opposées puissent contrôler le déplacement de l’embarcation, et un équipement suffisamment léger pour être transporté manuellement jusqu’à l’eau. Si l’une de ces conditions n’était pas réunie, une autre méthode de traversée devrait être utilisée.

Sur une rivière plus large ou en l’absence de pont permettant d’établir la ligne de remorquage, cette approche ne serait pas adaptée. C’est pourquoi l’équipe a ensuite discuté avec le groupe universitaire de l’utilisation d’une plateforme autonome sans équipage pour la mesure du débit. Une embarcation capable de suivre elle-même une trajectoire transversale grâce à sa propre propulsion ne dépend plus d’une infrastructure physique pour traverser la section. Ce constat s’applique plus largement aux campagnes de jaugeage sur des sites non équipés : les performances de l’ADCP ne constituent pas toujours la principale contrainte. La difficulté réside souvent dans la manière de déplacer l’instrument de façon contrôlée sur l’ensemble de la section de mesure.

Nos plateformes de levés hydrographiques couvrent ces différentes approches, tandis que l’article complémentaire consacré au jaugeage du débit du Chao Phraya présente une méthode similaire appliquée à un grand fleuve soumis aux marées. Pour mieux comprendre le rôle d’un ADCP par rapport aux échosondeurs monofaisceaux et aux systèmes multifaisceaux, consultez également notre guide des équipements de levés hydrographiques.

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