Définitions

La période d’étiage, généralement estivale, intervient chaque année et correspond à une période de tarissement des réserves hydrologiques des sols et des aquifères lié à la diminution des précipitations
Les débits caractéristiques d’étiage les plus souvent utilisés sont  le QMNA, le VCN ainsi que les débits classés Q90-Q95

Détermination

• Des traitements statistiques permettent d’obtenir la valeur de ces débits (ajustement sur une loi de probabilité)
• Les courbes de débits classés permettent d’approcher la valeur caractéristique de l’étiage annuel en se basant sur les valeurs de débit associées aux fréquences 0,025 , 0,05 , 0,10

Valeurs caractéristiques

• Le QMNA5 est le débit moyen mensuel sec de période de retour 5 ans

Il se calcule, par définition, à partir d'un mois calendaire

• Le VCNx correspond au plus faible débit moyen enregistré sur une période consécutive de x jours. La probabilité d'apparition (période de retour) peut être calculée par analyse statistique s’ajustant à partir d’une loi statistique
• La valeur du VCN donne une information sur le tarissement des cours d'eau. Le chiffre accolé indique pour combien de jours consécutifs il est exprimé (VCN30 plus faible débit moyen de 30 jours consécutifs). A la différence du QMNA5, il est calculé sur une période de 30 jours consécutifs quelconques et peut donc être à cheval sur 2 mois (exemple du 9 septembre au 8 octobre)

Rôle écologique et morphologique

L’étiage constitue souvent la période la plus limitante pour le fonctionnement du milieu aquatique. Il entraîne une diminution des habitats disponibles (réduction des vitesses d’écoulement, des volumes et des surfaces en eau) et des conditions thermiques défavorables influençant de manière prépondérante la structure des populations notamment pour des espèces sensibles
Les débits d’étiage sont donc des débits structurants les peuplements
Les périodes de sécheresse, de température importante peuvent néanmoins se révéler des évènements favorables à la productivité de certains écosystèmes ou au maintien de la diversité biologique notamment en ce qui concerne les végétaux

Perturbations

Deux niveaux de perturbations sont distingués :

• Directs : prélèvements pour l’irrigation (970 millions de m3 prélevés en Adour Garonne), pour l’alimentation en eau potable (3,6 milliards de m3 consommées en France), pour la production de neige artificielle, prélèvements par dérivation pour l’usage hydroélectrique
• Indirects : prélèvements nappes, assèchement de zones humides, plan d’eau (évaporation)

Définition

Les crues correspondent aux périodes de hautes eaux annuelles caractérisées par des valeurs maximales de débits horaires et journaliers. Elles constituent des périodes déterminantes pour le fonctionnement physique et écologique des cours d’eau (transport sédimentaire, espace de mobilité, reproduction des espèces)

Détermination

• A partir d’un échantillon (maximum de données) de débit de crues annuels, une étude statistique permet de déterminer la valeur de débit associée à différentes périodes théoriques de retour (2, 5, 10, 50, 100 ans, ...). Toutes les valeurs sont associées à un intervalle de confiance.

Exemple : une crue de temps de retour 10 ans est une crue qui se produit en moyenne 10 fois par siècle, mais qui peut très bien se produire deux années de suite, ou ne pas se produire pendant 20 ans.
La fréquence (au dépassement) d’un événement est la probabilité que cet évènement soit atteint ou dépassé chaque année. 
La période de retour est par conséquent l’inverse de la fréquence

Valeurs caractéristiques

La caractérisation des crues est réalisée en utilisant soit le plus fort débit instantané (QIX) soit par le plus fort débit journalier (QJX)

Rôle écologique et morphologique

Les crues constituent des phénomènes indispensables à l’équilibre hydromorphologique des cours d’eau puisqu’elles conditionnent le transport solide et donc la morphologie
Les crues permettent un remaniement des fonds (décolmatage du substrat) et un rajeunissement des végétations riveraines.
L’effet morphogène apparaît pour des crues de fréquence annuelle à tri-annuelle
Les crues sont un facteur de régulation des peuplements : les crues majeures sont souvent considérées comme des aléas favorables à la productivité piscicole des écosystèmes, malgré leurs effets dévastateurs à court terme (notamment sur les juvéniles) mais elles constituent un facteur dynamisant le fonctionnement des communautés biologiques (Dégagement des interstices, exportation de MO favorisant la productivité d’invertébrés, transport de bois offrant de nouveaux habitat de qualité, remaniement des berges et des fonds permettant le contrôle d’espèces végétales invasives au profit d’espèces autochtones
Elles jouent notamment un rôle prépondérant vis-à-vis de la reproduction de certaines espèces de poissons : 

• Pour le Brochet, de forts débits de crue sont nécessaires à partir du mois de février avec  des valeurs 1 à 2 fois le module jusqu’au mois d’avril
• Pour les Cyprinidés, une forte hydrologie sera favorable à la Brème bordelière, au Barbeau fluviatile et faiblement favorable au Gardon ou au Rotengle
• Pour les Salmonidés tels que la truite de rivière, une forte hydrologie au cours de la période de reproduction ou d’incubation entraînera un faible recrutement alors qu’à contrario, une crue en début d’automne est de nature à décolmater les frayères

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

Perturbations

Deux niveaux de perturbations sont distingués :

• directs : barrages, retenues de stockage pour l’écrêtement
• indirects : modifications du bassin versant (imperméabilisation et dans une moindre mesure les pratiques culturales notamment déboisement, sol à nu)

Définitions

Représentation graphique de la fréquence de dépassement ou de non dépassement d’un certain débit sur une période donnée indépendamment des mesures. Elle permet donc de visualiser le régime hydrologique depuis l’étiage jusqu’aux crues

Principe

Les données sont présentées sous la forme de classes de débits journaliers par ordre décroissant et les fréquences de non dépassement associées. Les fréquences utilisées sont les suivantes : 

0,999 ; 0,998 , 0,995 ; 0,98 ; 0,9726 ; 0,95 ; 0,90 ; 0,85 puis par pas de 0,05 jusqu’à 0,05 ; 0,0274 ; 0,02 ; 0,01 ; 0,005 ; 0,002 ; 0,001

Application

A partir de la courbe de débits classés, on peut approcher les valeurs de débits de crue et d’étiage : 

• Fréquence 0,0274 pour le débit caractéristique d’étiage
• Fréquence 0,9726 pour le débit de crue

Cette courbe permet de fournir pour un certaines valeurs de débits des pourcentages de temps de dépassement et constitue par conséquent un outil d’évaluation du potentiel de production pour un aménagement hydroélectrique