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Le jaugeage des cours d'eau.
Jauger une rivière, c'est mesurer son débit par une méthode indirecte : le produit de la section transversale (m2) par la vitesse moyenne de l'eau qui la traverse (m/s) fournit en effet l'unité de débit : m3/s.
La technique la plus universelle consiste à employer un moulinet hydrométrique (zoom de la photo ci-dessous) dont l'hélice tourne d'autant plus vite que la vitesse du courant est grande.
Ce moulinet, monté sur une perche coulissante, est disposé par les opérateurs en de nombreux points qui "quadrillent" la section du cours d'eau et tiennent donc compte de toutes les singularités hydrauliques (parois, fond, zones de vitesses etc.).
La vitesse ponctuelle est obtenue par application de la formule de tarage de l'hélice à partir du nombre de tours relevé généralement en 30 ou 40 secondes par un compteur d'impulsion. Enfin, une double intégration numérique programmée sur micro-ordinateur fournit le débit qui est alors inséré dans les bases de données hydrométriques de :
- l'Office de l'eau Réunion
- la banque nationale HYDRO (en cours de réalisation).
Plus de 300 jaugeages sont ainsi réalisés annuellement (données 2006). Leur fréquence est justifiée par le détarage de nombreuses sections au lit ou aux berges mobiles.
La mesure piézométrique
Un piézomètre est un dispositif servant à mesurer la hauteur piezométrique en un point donné d'un aquifère. Il est constitué d’un tube installé verticalement dans le terrain et partiellement crépiné afin de permettre l’entrée de l’eau dans le tube, la tête du tubage est protégée par un dispositif anti-effraction.
La mesure du niveau d'eau dans le tube peut être manuelle, en utilisant une sonde piézométrique. Celle-ci est constituée d’un ruban gradué et d’un capteur qui émet un signal sonore ou lumineux lorsqu’il détecte un contact avec l’eau.
Les limnigraphes et piézographes
Mesurer le niveau de l'eau dans les rivières, les forages ou les captages divers, tel est l'objectif des limnigraphes et piézographes ou dispositifs d'enregistrement en continu des hauteurs d'eau.
Le réseau hydrométrique et piézométrique de l’Office de l’eau Réunion est constitué d'une soixantaine de ces appareils de technologie variée composée de deux ou trois parties :
- un ensemble d'acquisition de l'information (capteur),
- un dispositif d'enregistrement de cette information,
- en option un dispositif de transmission des données acquises.
Trois modèles ou générations d'appareils sont aujourd'hui opérationnels à l’Office de l’eau Réunion. Le plus classique est présenté ci-après.
Un flotteur associé à un contrepoids suit le plan d'eau et actionne une poulie dont l'axe cannelé est surmonté d'un stylet coulissant. Celui-ci inscrit sur un tambour animé par une horlogerie les fluctuations du plan d'eau, à l'échelle de réduction près (1/5e à 1/20e).
Ces appareils sont très robustes mais présentent l'inconvénient majeur de nécessiter un puits (massif en béton ou tube métallique) solidement ancré dans le lit du cours d'eau et donc particulièrement sensible aux crues et à l'envasement.
Les limnigraphes analogiques à flotteur et à tambour ou platine déroulante.
Cette technologie ne représente plus que 16 % du parc de matériel (données 2006), et est en passe d’être remplacé par le tout numérique.
Les centrales et capteurs électroniques
Les appareils les plus récents disposent de capteurs de mesure directe de pression basés sur le principe d'une variation de signal électrique proportionnelle à la déformation mécanique d'une membrane élastique.
Les technologies correspondantes sont variées. A l’Office de l’eau Réunion, les capteurs sont de type piézo-résistif ou piézo-capacitif.
De faible encombrement (# 25 x 2 à 3 cm), de bonne sensibilité et d'excellente précision, ces capteurs peuvent être installés à grande distance de leur centrale avec un génie civil limité (tuyauterie de protection contre les chocs en rivière).
Limnigraphe à enregistrement numérique Capteurs de niveau, température etc… à pression absolu et enregistrement numérique
Les centrales hydrologiques qui leur sont associées sont de types numériques : un capteur associé à une unité d'enregistrement "tout électronique" programmable, stocke sur EEPROM ou RAM de capacité variable une information sélectionnée à pas de temps constant ou variable, avec ou sans dépassement de seuil etc...
Pour les sites les plus sensibles aux effets dévastateurs des crues, la mesure par capteur radar est préférable, le capteur étant isolé du cours d’eau à surveiller (a partir d’un pont par exemple).
Cette information est accessible par micro-ordinateur et logiciel spécialisé avec transfert automatique vers les tableurs et bases de données standard du marché.
84 % du parc matériel de l’Office de l’eau Réunion est constitué de ce type d'équipement, dont 40 % sont consultables à distance :
- 1 est relié au réseau téléphonique commuté,
- 22 sont connectés au réseau GSM Data.
Particulièrement apte au besoin croissant d'une information en temps réel ; relativement fiable malgré ses maillons les plus fragiles (le capteur, la télétransmission) et par ailleurs d'un coût qui tend à diminuer depuis ces dernières années. A l’heure de la mise en œuvre de la Directive cadre européenne sur l’eau, ce matériel est aujourd'hui le pilier de l'hydrométrie moderne.
Station limnigraphique de la Rivière du Mât à la prise d’irrigation