Définitions

• Le débit d'un cours d’eau s’exprime en m3/s ou en l/s (pour les débits les plus faibles). Il est  mesuré par jaugeage (mesure directe) ou à partir d’une loi hauteur débit (station hydrométrique). L’enregistrement en continu de la hauteur d’eau permet alors de calculer le débit à un instant t ainsi que le débit moyen journalier qui constitue l’unité de base des chroniques hydrologiques

Le débit d’un cours d’eau varie naturellement en fonction des apports, des types de sols, de la végétation, de la structure et de la nature du sous-sol, et de la topographie du BV et de la structure du réseau hydrographique

• Le régime hydrologique correspond à l’ensemble des débits observés sur un cycle annuel. Il se caractérise par sa variabilité

Détermination

• Les estimations des débits peuvent être obtenues :
  • A partir de suivis en continu provenant de stations hydrométriques appartenant au réseau DREAL (www.hydro.eaufrance.fr ) ou à des structures privées (producteurs d’hydroélectricité)
  • Par des mesures ponctuelles suivant les techniques spécifiques à l’hydrométrie
  • Par reconstitution à partir de la surface du bassin versant et des données issues d’un suivi en continu sur un bassin le plus similaire possible

Valeurs caractéristiques

Le régime hydrologique peut être décrit par des valeurs de débits caractéristiques tels que le débit moyen interannuel (module), les débits d’étiages et les débits de crues et à partir de l’amplitude des variations entre ces débits
On distingue ainsi différents types de régime hydrologique selon les variations interannuelles observées et la saisonnalité des évènements particuliers (étiage, crue) : régime pluvial, nival, glaciaire, méditerranéen

Rôle écologique et morphologique 

• L’hydrologie influence fortement les différents compartiments d’un hydrosystème notamment : 
  • La qualité physico-chimique de l’eau (thermie notamment)
  • La connectivité longitudinale et transversale
  • Le transport sédimentaire et la morphologie du cours d’eau
  • Les paramètres hydrauliques de l’écoulement et donc les habitats
• Elle constitue donc le moteur du fonctionnement physique des cours d’eau et par conséquent le support essentiel de la diversité biologique. Ces variations influencent les évolutions annuelles et  interannuelles des paramètres biologiques

Exemple : la dynamique des populations est conditionnée par les conditions hydrologiques lors de la reproduction (cas du brochet se reproduisant dans les plaines inondées, cas des salmonidés où l’hydrologie est très importante notamment pour l’émergence des alevins)

• Les clés fonctionnelles de l’hydrologie permettant la régulation des processus physiques et écologiques sont les suivants : 
  • Les valeurs de débit à un instant donné (notamment les extrema)
  • Les fréquences auxquelles certaines valeurs de débit sont observées (fréquence quinquennale, décennale, centennale, ...)
  • La durée de certaines valeurs de débits (périodes durant lesquelles le débit dépasse ou est inférieur à une valeur seuil donné) 
  • La prévisibilité des évènements (régularité avec laquelle certains épisodes hydrologiques reviennent)
  • La stabilité (vitesse de changement de débits sur une courte période)

Illustrations

• La courbe des débits classés correspond à la forme la plus aboutie de représentation du régime hydrologique

Perturbations

• Les altérations du régime hydrologiques qu’elles soient directes (prélèvement, transfert, stockage, éclusées) ou indirectes (modifications du bassin versant) sont de nature à entrainer des impacts quantitatifs et qualitatifs importants sur les communautés biologiques en place

Définitions

• On désigne par module ou débit moyen interannuel « Q », en un point d’un cours d’eau, le débit annuel moyen en ce point

Détermination
Méthodes d’estimation du module

• Le débit moyen annuel pour une année donnée est la moyenne des débits moyens journaliers de l’année.
• Le débit moyen inter-annuel Qm est la moyenne des débits moyens annuels qn sur plusieurs années.

Q = (∑ q1, q2 , ...  qn )/n exprimé en m3/s

• Plus la durée de la chronique est importante et plus la valeur du module sera représentative. Une chronique d’au moins 18 ans de débits moyens journaliers permet d’obtenir une estimation assez précise du module
• La chronique prise en compte sera la chronique la plus longue disponible en écartant les éventuelles années de dysfonctionnement avéré de la station
• En cas d’absence de stations de jaugeage sur le bassin versant, plusieurs méthodes d’estimations peuvent être utilisées : débit spécifique,  corrélation de bassin à bassin, relation pluie-débit, ...)

Accès aux données de débits

• Des données hydrologiques sont consultables (débits caractéristiques, débits journaliers et mensuels) sur le site de la banque HYDRO accessible depuis l’adresse suivante : www.hydro.eaufrance.fr
• Les données disponibles sont issues des mesures effectuées sur les stations hydrométriques gérées par la DREAL

Valeur caractéristique

• Le débit spécifique est le rapport module /surface du bassin versant. Il s’exprime en l.s-1.km-2 et permet d’étudier et de comparer l’hydrologie de bassins versants de dimensions différentes

Aspects réglementaires

• Le module constitue un débit de référence pour la mise en œuvre du décret nomenclature N°93-743 notamment pour la réglementation en matière de rejets dans les eaux superficielles
• Dans le cadre de l’application de l’article L. 214-18, il est prévu d’évaluer le module sur une chronique d’une durée minimale de 5 ans

Définition

• Les éclusées sont des variations artificielles, brutales et fréquentes des débits liées à l’exploitation des barrages

Elles résultent de la modulation des débits inhérente à l’alternance des phases de stockage d’eau (et donc d’énergie) dans les retenues des barrages, et des phases de déstockage pendant lesquelles les turbines sont mises en marche

• Les éclusées sont directement liées à la demande énergétique lors des périodes de pointe
• Leur rythme peut être journalier ou hebdomadaire

Valeurs caractéristiques

• Les éclusées se caractérisent par un débit plancher, une amplitude, un gradient de montée et de descente, un débit de pointe, une fréquence de retour et un temps de transfert entre deux points

Impact sur le fonctionnement des milieux aquatiques

Impacts hydrologiques : 

• Débits d’étiage légèrement soutenus
• Débits faibles pouvant apparaître à n’importe quelle période de l’année
• Augmentation de la fréquence de débits plus forts alors que les crues sont écrêtées
• Variation de débit de forte amplitude beaucoup plus forte et beaucoup plus rapide (souvent imprévisible puisque fonction de la demande énergétique)

Impacts thermiques : 

• Refroidissement des eaux en aval des ouvrages sur des linéaires parfois très importants (100 km sur la Dordogne)

Impacts écologiques et morphologiques : 

• Echouage et piégeage de l’ichtyofaune (notamment dans les bras secondaires)
• Augmentation de l’ensablement et du colmatage interstitiel dans les frayères
• Exondation de frayères des espèces litophiles
• Exondation de pontes d’invertébrés, dérive d’invertébrés et de larves
• Perturbation de la reproduction, de l’éclosion et du développement des alevins
• Fort impact sur le recrutement en alevins
• Entraînement des larves à l’émergence
• Exondation des habitats de bordure
• Réduction des abondances et des biomasses avec diminution des gros individus

Mesures de mitigation

• Suppression des zones piégeuses
• Assurer l’alimentation des bras secondaires pour le débit minimum
• Apport de granulométrie pour compenser le blocage du transport solide
• Eviter l’exondation des zones de fraie pendant les périodes de reproduction