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DAVAR Olivier FRYSOU 209, rue Auguste Benebig
BP : 256 - 98845 - Nouméa Cedex Février 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie
Avec la collaboration de Geoffroy Wotling à qui j’adresse de sincères remerciements pour ses conseils avisés. Je tiens à remercier la DIMENC et plus particulièrement Messieurs Bernard Robineau et Pierre Maurizot pour leurs connaissances du terrain et l’aide précieuse qu’ils m’ont fournie en matière d’hydrogéologie, ainsi que Météo France et Monsieur Luc Maitrepierre du service climatologie, pour sa disponibilité et toutes les données climatiques fournies. Enfin je tiens à remercier tous les agents de la DAVAR pour la bonne ambiance partagée au quotidien dans les locaux de Magenta durant les deux années de mon volontariat. Janvier 2008 Olivier Frysou
Rapport Technique 1 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
SOMMAIRE I-PREAMBULE .................................................................................................. 6
I-1 DEUX MOTS SUR LA CLIMATOLOGIE DE LA NOUVELLE-CALEDONIE .............................................................. 6 I-2 NOTES SUR LES RESULTATS DES ETUDES EXISTANTES.................................................................................... 8 I-3 OBJECTIFS ET METHODES ............................................................................................................................. 10
II-DONNEES HYDROMETRIQUES DE LA NOUVELLE-CALEDONIE............................................................................................................................. 11
II-1 BASE DE DONNEES LIMNIMETRIQUES DE L’ORE......................................................................................... 11 II-1-1 Historique .......................................................................................................................................... 11 II-1-2 Matériels et méthode.......................................................................................................................... 11
II-1-2-1 Station limnimétrique................................................................................................................................... 11 II-1-2-2 Courbe étalonnage........................................................................................................................................ 11 II-1-2-3 Origines des lacunes et incertitudes des mesures ......................................................................................... 13
II-1-3 Présentation du réseau hydrométrique de l’ORE .............................................................................. 13 II-2 BANQUE DE DONNEES DE JAUGEAGES DE L’ORE........................................................................................ 14
II-2-1 Principe du jaugeage ......................................................................................................................... 14 II-2-2 Données de jaugeage existantes......................................................................................................... 15
III- EVALUATION DES GRANDEURS CARACTERISTIQUES DES REGIMES D’ETIAGE ..................................................................................... 18
III-1 EVALUATION DES REGIMES D’ETIAGE AUX STATIONS LIMNIMETRIQUES.................................................... 18 III-1-1 DCE d’occurrence rare .................................................................................................................... 18
III-1-1-1 Définition.................................................................................................................................................... 18 III-1-1-2 Méthodes de calcul et résultats ................................................................................................................... 18 III-1-1-3 Relation entre les étiages secs et humides de période de retour 5, 10 et 100 ans avec le DCE médian....... 23
III-1-2 Tarissement....................................................................................................................................... 25 III-1-3 Bilan d’écoulement ........................................................................................................................... 28
III-2 EVALUATION DU DCE MEDIAN POUR LES STATIONS DE JAUGEAGE ........................................................... 35 III-2-1Méthodologie ..................................................................................................................................... 35 III-2-2 Critique de la méthode...................................................................................................................... 35 III-2-3 Présentation des résultats................................................................................................................. 36
III-3 BILAN........................................................................................................................................................ 38
IV- ANALYSES SPATIALE ET TEMPORELLE DES ETIAGES ............ 39 IV-1 VARIABILITE TEMPORELLE DES DCE EVALUES AUX STATIONS LIMNIMETRIQUES..................................... 39
IV-1-1 Choix de la période d’étude .............................................................................................................. 39 IV-1-2 Elaboration de la matrice des DCE.................................................................................................. 39 IV-1-3 Analyse en composantes principales des DCE ................................................................................. 40
IV-1-3-1 Premier vecteur........................................................................................................................................... 41 IV-1-3-2 Deuxième vecteur ....................................................................................................................................... 44 IV-1-3-3 Projection des années sur le premier plan factortiel.................................................................................... 45
IV-1-4 Synthèse ............................................................................................................................................ 46 IV-2 REGIONALISATION DES STATIONS SUIVANT LEURS DCE ........................................................................... 47
IV-2-1 Classification ascendante hiérarchique des stations limnimétriques ............................................... 47 IV-2-2 Analyse des corrélations entre les indicateurs représentatifs et le DCE médian.............................. 49
IV-2-2-1 Méthodologie.............................................................................................................................................. 49 IV-2-2-2 Analyse des corrélations sur 188 stations de l’échantillon initial................................................................ 50 IV-2-2-3 Analyse des corrélations sur 128 stations de l’échantillon : S>5km² et hors secteur Sud ........................... 50
IV-2-3 Elaboration de modèles prédictifs du DCE médian.......................................................................... 52 IV-2-4 Discussion......................................................................................................................................... 63
V- SYNTHESE .................................................................................................. 65
GLOSSAIRE...................................................................................................... 66
BIBLIOGRAPHIE............................................................................................ 68
Rapport Technique 2 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Liste des cartes
Carte 1 : Variabilité spatiale du débit d’étiage de période de retour 2 ans.............................37 Carte 2 : Situation des bassins versants par rapport aux facteurs géologique et climatique .62
Liste des figures
Figure 1 : Déplacement de la zone de convergence intertropicale (ZCIT) entre la saison fraîche et la saison chaude ......................................................................................................6 Figure 2: Localisation des stations limnimétriques de la DAVAR...........................................14 Figure 3 : Implantation et fréquence des 463 stations de jaugeage.......................................16 Figure 4 : Régionalisation des étiages à partir des stations limnimétriques...........................48 Figure 5 : Répartition géographique des bassins de la côte est aux tendances forte et faible...............................................................................................................................................59 Figure 6 : Spatialisation des résidus des 113 stations retenues pour le calage.....................63
Liste des graphiques
Graphique 1 : Courbes étalonnage de basses eaux à la station de la Foa, période 1988-2007...............................................................................................................................................12 Graphique 2 : Fréquence relative et cumulée du nombre de jaugeages sur les 463 stations16 Graphique 3 : Fréquence cumulée des altitudes des exutoires des 188 stations de l’étude .17 Graphique 4: Ajustement de la loi de Gumbel aux débits d’étiage de la station de La Foa Amont Pierrat .........................................................................................................................19 Graphique 5: Ajustement de la loi Log-Normale aux débits d’étiage de la station de La Foa Amont Pierrat .........................................................................................................................20 Graphique 6 : Relations linéaires entre les étiages d’occurrence rare et le DCE médian......23 Graphique 7 : Variabilité des étiages secs et humides par rapport à l’étiage médian............24 Graphique 8 : Ajustement d’une loi de vidange à 1 réservoir aux débits d’étiage de la Dumbéa..................................................................................................................................25 Graphique 9 : Variabilité trimestrielle du coefficient d’écoulement.........................................29 Graphique 10 : Variabilité trimestrielle du coefficient d’écoulement en fonction de la pluviométrie ............................................................................................................................30 Graphique 11 : Variabilité du coefficient R² de l’ajustement entre le coefficient d’écoulement trimestriel et les pluies moyennes trimestrielles antérieures de 0 à 4 mois ...........................31 Graphique 12 : Variabilité du coefficient d’écoulement trimestriel de la station Tontouta en fonction de la pluviométrie trimestrielle précédant de 2 mois le coefficient d’écoulement .....32 Graphique 13 : Variabilité interannuelle du coefficient d’écoulement et de la précipitation moyenne annuelle ..................................................................................................................33 Graphique 14 : Variabilité du coefficient d’écoulement moyen sur deux années extrêmes ...34 Graphique 15 : Projection des variables (stations) sur le plan factoriel constitué des 2 premiers vecteurs...................................................................................................................41 Graphique 16 : Comparaison des variabilités annuelles du premier vecteur et du DCE moyen inter-poste ..............................................................................................................................42 Graphique 17 : Caractérisation de la période où la pluie est efficace au soutien des étiages...............................................................................................................................................43 Graphique 18 : Relation linéaire entre la pluie moyenne sur 4 mois (juillet à octobre) évaluée sur 114 postes et le DCE annuel moyen évalué sur 20 stations (1991-2001) .......................43 Graphique 19 : Coefficients de détermination et de régression entre le second vecteur et le DCE de 19 stations (Papainda exclue) ..................................................................................44
Rapport Technique 3 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Graphique 20 : Projection des individus (années) sur le plan factoriel composé des vecteurs 1 et 2 ......................................................................................................................................45 Graphique 21 : Variabilité interannuelle des DCE moyens interposte ...................................45 Graphique 22 : Dendrogramme des 20 stations à partir des séries de DCE centré-réduits ..47 Graphique 23 : Représentation de l’influence des précipitations et des péridotites sur la variabilité des étiages.............................................................................................................52 Graphique 24 : Courbes enveloppes du débit caractéristique d’étiage médian en fonction de la pluviométrie, de la géologie et de la localisation géographique .........................................53 Graphique 25 : Qualité de l’ajustement des étiages en région sèche où la couverture des péridotites est moyenne à forte ..............................................................................................54 Graphique 26 : Qualité de l’ajustement des étiages en région sèche où la couverture des péridotites est faible ou inexistante ........................................................................................55 Graphique 27 : Qualité de l’ajustement des étiages en zone humide du secteur ouest ........57 Graphique 28 : Variabilité des étiages du secteur est en région humide ...............................58
Liste des tableaux
Tableau 1: DCE évalués à la station de La Foa Amont Pierrat..............................................20 Tableau 2 : Evaluation des DCE sur 20 stations du réseau limnimétrique ............................22 Tableau 3 : Synthèse des ajustements entre DCE(T) et DCE(2)...........................................24 Tableau 4 : Synthèse des paramètres de tarissement sur les 20 stations du réseau............26 Tableau 5 : Synthèse des coefficients d’écoulement trimestriel et annuel sur 5 stations représentatives du réseau limnigraphique .............................................................................29 Tableau 6 : Variabilité entre année sèche et année humide et évaluation de la variabilité interannuelle moyenne du coefficient d’écoulement ..............................................................33 Tableau 7 : Evolution temporelle des lacunes dans les séries des DCE des stations limnimétriques ........................................................................................................................39 Tableau 8 : Variables significatives pour l’échantillon global des 188 stations ......................50 Tableau 9 : Variables significatives pour l’échantillon réduit des 130 stations.......................50 Tableau 10 : Synthèse des modèles retenus pour les bassins > 5km², hors secteur sud .....60
Rapport Technique 4 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Liste des annexes
ANNEXE 1..............................................................................................................................70ANNEXE 2..............................................................................................................................81 ANNEXE 3............................................................................................................................113 ANNEXE 4............................................................................................................................129 ANNEXE 5............................................................................................................................134
Liste des sous-annexes
Annexe 1-1 : Tableau des stations hydrométriques ...............................................................71 Annexe 1-2 : Tableau des stations de jaugeage ....................................................................72 Annexe 2-1 : Ajustements statistiques des DCE aux stations hydrométriques ......................82 Annexe 2-2 : Ajustements aux hydrogrammes de tarissement d’un modèle de tarissement à 1 réservoir ............................................................................................................................102 Annexe 2-3 :Méthodologie employée dans l’évaluation des bilans d’écoulement ...............112 Annexe 3-1 : Exemple de l’évaluation du DCE médian sur la station de jaugeage de Karikouie cote 115................................................................................................................114 Annexe 3-2 : Critique qualitative et quantitative de l’échantillon des stations où le DCE médian est évalué ................................................................................................................117 Annexe 3-3 : Matrice synthétisant la qualité des ajustements linéaires utilisés dans pour l’évaluation des DCE médians .............................................................................................122 Annexe 3-4 : Matrice des évaluations des DCE médians ....................................................125 Annexe 4-1 : Matrice des corrélations des DCE observés sur les 20 stations hydrométriques, période 1955-2005 ...............................................................................................................130 Annexe 4-2 : Matrice des DCE évalués sur les 20 stations hydrométriques du réseau, période 1971-2005 ...............................................................................................................131 Annexe 4-3 : Principaux résultats de l’ACP..........................................................................132 Annexe 5-1 : Méthodologie employée pour élaborer la matrice des indicateurs explicatifs des DCE médians .......................................................................................................................135 Annexe 5-2 : Matrice des indicateurs explicatifs des DCE médians ....................................140 Annexe 5-3 : Analyse des corrélations sur l’ensemble des variables ..................................182 Annexe 5-4 : Synthèse de la qualité des ajustements des modèles ....................................183
Rapport Technique 5 Janvier 2008
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I-Préambule
I-1 Deux mots sur la climatologie de la Nouvelle-Calédonie La Nouvelle-Calédonie est entièrement située dans la zone intertropicale de l’hémisphère sud (20° sud à 22°30 sud). Elle est donc soumise à un climat tropical concerné par les données météorologiques du Pacifique sud-ouest suivantes :
• Au nord : zone de basses pressions, c’est la zone de convergence intertropicale (ZCIT), encore appelée équateur météorologique. Elle se déplace annuellement de part et autre de l’équateur géographique (Figure 1).
• Au sud : zone de basses pressions autour du cercle polaire (basses pressions circumpolaires).
• Entre ces deux zones : zone de haute pression, dite ceinture anticyclonique subtropicale.
Figure 11 : Déplacement de la zone de convergence intertropicale (ZCIT) entre la saison fraîche
et la saison chaude
Les déplacements de ces éléments atmosphériques font que le climat de la Nouvelle-Calédonie peut se décomposer en 4 périodes :
• de décembre à avril : la ZCIT est descendue au sud de l’équateur, elle se situe au niveau des îles Salomon et au nord de l'archipel du Vanuatu : c’est la saison chaude et humide. A cette période des dépressions formées au niveau de la ZCIT peuvent évoluer sous forme de dépressions tropicales ou de cyclones et intéresser le Territoire. En général la ceinture anticyclonique subtropicale provoque un fort courant d'alizé.
• de mai à juin : période de transition où la ZCIT remonte progressivement vers le nord.
• de juillet à août : la ZCIT est remontée vers le nord et se situe au nord de l'équateur. Les dépressions observées durant cette période en Nouvelle-Calédonie sont majoritairement d’origine polaire et sont accompagnées généralement de forts vents d’ouest. En période anticyclonique les alizés soufflent régulièrement.
• de septembre à novembre : la ceinture anticyclonique subtropicale est au-dessus du Pacifique sud-ouest. C’est la période du beau-temps et des alizés qui s’accompagne de sécheresses parfois conséquentes surtout lorsque les premières dépressions de la saison humide tardent à venir.
1 Mats HaIldin, Intertropical Convergence Zone
Rapport Technique 6 Janvier 2008
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C’est en moyenne au mois d’octobre que les précipitations sont les plus faibles. Les mois de novembre et décembre peuvent être pluvieux, mais également parfois plus secs que le mois d’octobre. Les débits des rivières commencent à décroître à la fin de la saison fraîche (entre août et septembre). Cette décroissance est souvent interrompue par des petites pluies ponctuelles, le débit minimal s’observe donc indifféremment en octobre, novembre, décembre ou janvier. La durée du tarissement est donc très variable d’une année sur l’autre.
Rapport Technique 7 Janvier 2008
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I-2 Notes sur les résultats des études existantes
En 1997, le bureau d’études Hydrex a mené une analyse sur la campagne des mesures des débits d’étiage de près de 90 cours d’eau pour le compte de la Direction de l’Aménagement de la Province Nord. Environ 1500 jaugeages ont ainsi été effectués, sur la période 1990-1994, sur des bassins versants dont la superficie moyenne ne dépassait pas 10 km².
L’objectif était d’évaluer les débits d’étiage « absolus » (débits minimums annuels observés) sur les sites jaugés et de leur associer une période de retour, notamment grâce aux cumuls de pluie enregistrés en période sèche sur les stations de Météo-France. Le cumul de pluie observé sur les 5 mois consécutifs les plus secs entre le 1er juillet de l’année N au 31 février de l’année N+1 a été ajusté par une loi Log-Normale sur toutes les stations météo utilisées. Pour vérifier que le jaugeage du débit le plus faible donnait bien la valeur de l’étiage absolu, on mettait en parallèle cette valeur observée avec le débit journalier de la station hydrométrique la plus proche, gérée par la Direction de l’Agriculture et de la Forêt (DAF i.e. DAVAR), afin de vérifier si les dates étaient cohérentes et si la série de jaugeage ne s’était pas arrêtée trop tôt dans la saison. 6 stations hydrométriques ont ainsi été utilisées.
A terme, une synthèse régionale a été proposée en tenant compte de la morphologie des bassins versants (pente, surface, altitude moyenne et allongement) et de paramètres quantitatifs comme la perméabilité et la pluviométrie moyenne annuelle. Des régressions multiples et des analyses en composantes principales ont été menées afin de hiérarchiser le rôle de ces paramètres dans l’explication des étiages. En outre, à partir des données de jaugeages, des courbes de tarissement ont été proposées dans la mesure du possible, donnant des ordres de grandeur du coefficient de tarissement α, en général sur une seule année d’observation. Voici les conclusions que tire ce rapport. Les périodes de retour estimées sur la côte est et sur la côte ouest ne sont pas les mêmes. Les étiages des années 1993 et 1994 ont une période de retour estimée entre 10 à 20 ans pour l’ouest et entre 5 à 10 ans pour l’est. L’analyse montre également que sur le secteur ouest les débits très faibles pourraient s’expliquer par des phénomènes d’inféroflux. La variable explicative la plus significative est la superficie du bassin versant. Les courbes enveloppes suivantes sont données pour les périodes de retour précitées : Débit (Q) en l/s, surface du bassin versant (SBV) en km²: Cote est : 8.09 BVEtiage SQ ×≤
2.12.0 BVEtiage SQ ×≥ Sans inféroflux : Côte Ouest : 8.09 BVEtiage SQ ×≤
3.12.0 BVEtiage SQ ×≥ Avec inféroflux : Côte Ouest : 8.09 BVEtiage SQ ×≤
Pour SBV > 65km², 9.814.0 −×≥ BVEtiage SQ
Rapport Technique 8 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Le présent rapport cherche à vérifier les conclusions de cette étude tout en y apportant un éclairage nouveau, grâce notamment à l’augmentation de la donnée hydrologique.
D’abord, l’analyse concernait principalement les petits bassins de la Province Nord sur une période réduite. Elle mérite d’être étendue à tout le territoire sur une période beaucoup plus longue que les trois années 1992, 1993 et 1994, particulièrement sèches en Nouvelle-Calédonie. Ensuite, plutôt que de chercher à caractériser le débit minimal du cours d’eau, nous travaillerons avec le débit caractéristique d’étiage (DCE10) qui correspond au débit maximal des 10 jours consécutifs les plus secs de l’année. Cette variable est plus facile à évaluer et correspond à une grandeur hydrologique standard caractéristique du régime d’étiage. Afin de pouvoir comparer ces débits sans tenir compte de la surface des bassins versants, ces débits seront normés par la surface. Nous travaillerons donc avec des débits spécifiques. Dans l’étude de 1997, l’estimation de la pluie moyenne annuelle se basait sur la valeur relevée au centre de gravité du bassin versant à partir des isohyètes proposés par Météo-France sur la période 1961-1990. Compte tenu des distances parfois importantes qui séparent le poste pluviométrique du bassin versant et de l’amélioration depuis 2003 des isohyètes de la Nouvelle-Calédonie grâce à la méthode Aurehly, il semble que la variable pluie, importante dans l’explication des étiages, peut mieux être exploitée. Dans le rapport Hydrex, l’indice de perméabilité a été évalué comme une combinaison linéaire des capacités d’infiltration, d’emmagasinement, et d’interception.
( ) ( ) ( )11212 intinf +−+×++×= IndiceIndiceIndiceIndice emmper La capacité d’interception est déduite du couvert végétal. L’emmagasinement et l’infiltration sont déduits de la géologie. Ces indices peuvent prendre les valeurs 0 (faible), 1 (moyenne) et 2 (forte). Il est vrai que les bassins étudiés étaient de petites tailles mais ce modèle semble limiter pour expliquer les relations entre nappes et rivières, très importantes en période d’étiage. Peu de justifications sont données sur le choix des valeurs affectées à ces paramètres. Le présent rapport s’appuiera sur les avancées apportées par la Direction de la Mine et de l’Energie (DIMENC) en matière d’hydrogéologie pour mieux caractériser l’influence du sous-sol dans le soutien des débits d’étiage.
Rapport Technique 9 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
I-3 Objectifs et méthodes
Le Service de l’Eau des Statistiques et des Etudes Rurales (SESER), service dépendant de la Direction des Affaires Vétérinaires Alimentaire et Rurale (DAVAR), est responsable de l’étude et de la protection de la ressource en eau. Il est gestionnaire d’un réseau hydrométrique important sur l’ensemble de la Grande Terre, près de 40 stations hydrométriques implantées sur tout le territoire à l’heure actuelle et qui datent pour certaines de 1954. Plus de 600 points de jaugeage sont répertoriés dans la base de données de l’Observatoire de la Ressource en Eau (ORE), département du SESER. Ces données représentent une mine d’informations considérable.
L’objectif de cette étude est donc de valoriser la banque de données hydrométriques
relatives aux étiages pour caractériser les régimes de basses eaux des cours d’eau calédoniens. Des outils pourront être proposés aux usagers et aux gestionnaires pour une meilleure maîtrise des eaux de surface en saison sèche. L’étude se déroulera comme suit :
• Présentation des données hydrométriques de la Nouvelle-Calédonie • Evaluation des grandeurs caractéristiques des régimes d’étiage • Analyses spatiale et temporelle des étiages
Rapport Technique 10 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
II-Données hydrométriques de la Nouvelle-Calédonie
II-1 Base de données limnimétriques de l’ORE
II-1-1 Historique
Le réseau limnigraphique actuel de l’ORE compte une quarantaine de postes. Les premiers limnigraphes ont été installés en 1954 par le service hydrologique de l’Office des Recherches Scientifique et Technique de l’Outre Mer (ORSTOM), devenu l’Institut de Recherche pour le Développement (IRD). Ce réseau a été confié à la DAF (i.e. DAVAR) dans les années 90.
II-1-2 Matériels et méthode
II-1-2-1 Station limnimétrique
Une station limnimétrique est définie par une section de contrôle et une section de mesure. La section de contrôle (généralement un seuil) doit permettre d’établir une relation univoque entre la hauteur d’eau et le débit. La section de mesure, à l’amont de la section de contrôle, est constituée par un appareil enregistreur du niveau d’eau (capteur de pression) et une échelle limnimétrique de référence.
Les enregistrements de niveau d’eau se font en continu et reposent sur le principe des différences de pression.
II-1-2-2 Courbe étalonnage Afin de pouvoir transformer les hauteurs d’eau en débit, des jaugeages sont menés au pas de temps mensuel dans le bief où se trouve la station de mesure. Au moment où le jaugeage est effectué, on relève la cote du niveau d’eau à la station de mesure. Les couples de points (Hauteur, Débit) permettent l’établissement de la courbe d’étalonnage (Q=f(H)). Si la section de contrôle à l’aval de la station de mesure est convenablement choisie, le débit s’exprime comme une fonction puissance de la hauteur d’eau, suivant la loi des seuils. Le graphique suivant (Graphique 1) présente les différentes courbes d’étalonnage en basses eaux établies à la station la Foa sur la période 1988-2007.
Rapport Technique 11 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
350 355 360 365 370 375 380
Hauteur (cm)
Débi
t (m
3/s)
01/01/80-12/10/88 12/10/88-27/03/96 27/03/96-16/07/03 16/07/03-30/05/06
30/05/06-04/03/07 04/03/07-29/06/07 29/06/07-31/12/00 01/01/80-12/10/88
12/10/88-27/03/96 27/03/96-16/07/03 16/07/03-30/05/06 30/05/06-04/03/07
04/03/07-29/06/07
Graphique 1 : Courbes étalonnage de basses eaux à la station de la Foa, période 1988-2007 En réalité la relation Hauteur-Débit n’est pas univoque dans le temps. Plusieurs raisons peuvent expliquer ces variations :
Modification de la section de mesure par engravement, déplacement de bancs de sable…
Modification de la section de contrôle, rupture ou destruction du seuil naturel, formation d’embâcle…
C’est la raison pour laquelle, il est indispensable de mener régulièrement des
jaugeages aux différentes périodes climatiques de l’année (saison sèche, saison humide) afin d’ajuster la courbe d’étalonnage la plus fiable possible aux hauteurs d’eau enregistrées.
Par ailleurs, il est très improbable de jauger le débit qui correspond à la cote minimale
enregistrée par l’appareil de mesure, aussi il est nécessaire de mener une extrapolation de la courbe d’étalonnage pour évaluer le débit associé aux très faibles hauteurs d’eau. L’allure des hydrogrammes (représentation du débit en fonction du temps) établis grâce aux relations d’étalonnage permet de valider bien souvent l’extrapolation faite de la courbe d’étalonnage en période de basses eaux.
Rapport Technique 12 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
II-1-2-3 Origines des lacunes et incertitudes des mesures Les séries d’enregistrements des cotes instantanées peuvent contenir des lacunes dont les origines sont variées :
Dysfonctionnement de l’appareil de mesure (bouchage du capillaire, batterie HS, cartouche mémoire HS, sonde HS…)
Mesures non référencées (modifications des niveaux de référence liées à des phénomènes naturels exceptionnels, ou à des actes de vandalisme…)
Entretien difficile des stations lié à des problèmes d’accès Erreur de manipulation
La majorité des stations limnimétriques sont « doublées » afin de pouvoir récupérer en
cas de problème les données en « backup ». En fonctionnement normal, l’incertitude liée aux appareils enregistreurs de la cote instantanée du niveau d’eau est estimée à +/- 1cm.
II-1-3 Présentation du réseau hydrométrique de l’ORE Annexe 1-1 : Tableau des stations hydrométriques
Chaque station possède un identifiant à 10 chiffres hérité de l’ancienne codification de l’ORSTOM.
L’implantation de ces stations ne s’est pas faite en même temps. Les périodes de
mesure sont hétérogènes, aussi il est difficile d’évaluer avec précision par les lois statistiques les débits d’étiage des stations installées depuis moins d’une dizaine d’années. Certaines stations, sur un même linéaire de cours d’eau, ont changé d’emplacement au cours du temps. Afin de ne pas perdre la donnée acquise, des relations de transfert de cote ont été établies entre les deux sites en gardant les deux stations en activité sur une période donnée, de façon à pouvoir exprimer les débits de la nouvelle station en fonction de ceux de l’ancienne.
La figure qui suit (Figure 2) présente les stations hydrométriques suivies à l’heure
actuelle sur le territoire avec leurs bassins versants associés. Les stations représentées en rouge représentent les 20 stations hydrométriques exploitées dans cette étude du fait d’une profondeur suffisante dans la série des débits caractéristiques d’étiage pour mener des ajustements statistiques fiables (cf. « III-1-1-2 Méthodes de calcul et résultats »)
Rapport Technique 13 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Figure 2: Localisation des stations limnimétriques de la DAVAR
On note que la répartition spatiale des stations hydrométriques de l’ORE couvre relativement bien l’ensemble du territoire calédonien (à l’exception du centre et du sud-est) avec une dispersion pratiquement équivalente entre la côte ouest et la côte est, à l’exception du secteur sud.
II-2 Banque de données de jaugeages de l’ORE
II-2-1 Principe du jaugeage Un jaugeage est un ensemble d’opérations qui permettent de définir à un instant t le débit d’un cours d’eau. Le débit s’exprime comme le produit de la vitesse moyenne V des filets d’eau avec la section mouillée du cours d’eau S :
SVQ ⋅= Le matériel utilisé consiste en une perche graduée sur laquelle coulisse un moulinet accompagné d’une hélice. Le système moulinet-hélice est conçu de manière à ce que la vitesse angulaire de l’hélice soit proportionnelle à la vitesse des filets d’eau. Le jaugeage consiste en une série de verticales où l’on mesure la vitesse et la hauteur d’eau associée, le long d’une section de mesure (profil en travers) sur laquelle on se situe à l’aide d’un décamètre tendu entre les rives du cours d’eau. Pour ses jaugeages d’étiage l’ORE recommande à ses agents de terrain de réaliser un minimum de 10 verticales avec trois mesures de vitesse sur chaque verticale si la hauteur d’eau le permet (>25cm). Une fois ces données acquises, on mène une interpolation par intégration des profils de vitesses. On obtient la vitesse moyenne des filets d’eau de la rivière. Connaissant la
Rapport Technique 14 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
profondeur de chaque verticale et la largeur du cours d’eau, on connaît par interpolation de ces profondeurs sur la largeur la section moyenne. On en déduit alors le débit. Pour diminuer les risques d’erreur de mesure, l’opérateur doit être certain de son matériel (tests annuels de fiabilité sur l’ensemble du matériel de jaugeage de l’ORE) et doit savoir choisir une section de mesure adéquat. Dans ces conditions l’incertitude sur le débit final est estimée entre 5 et 10%. Il existe d’autres méthodes de jaugeage d’étiage : jaugeage par dépotage, jaugeage volumétrique. Ces méthodes concernent principalement les petits cours d’eau dont le débit et/ou la section de mesure sont incompatibles avec l’utilisation d’une perche.
II-2-2 Données de jaugeage existantes Annexe 1-2 : Tableau des stations de jaugeage
Comme les stations limnimétriques, les sites de jaugeage sont identifiés par un code à 10 chiffres. Une date et des coordonnées géographiques (plus ou moins précises) accompagnent en principe chaque jaugeage.
619 points de jaugeage sont répertoriés dans la base hydrologique de l’ORE. Il existe
très peu de renseignements sur certaines stations anciennes. La localisation est parfois imprécise voire absente. Il n’est donc pas toujours facile d’apprécier la validité des débits affectés aux jaugeages, la méthode employée pour évaluer le débit caractéristique d’étiage moyen doit permettre d’écarter les mesures douteuses en basses eaux.
On fournit en annexe II l’index complet des stations de jaugeages ponctuels
exploitables (463 stations). Les stations y sont regroupées par bassin versant. On y indique également la période de suivi et le nombre de jaugeages effectué.
La figure suivante (Figure 3) donne la localisation et la fréquence des 463 stations de
jaugeages disponibles dans la base de l’ORE. L’implantation des points de suivi est convenablement répartie sur le Territoire, à l’exception de la « côte oubliée » au sud-est de la Grande Terre.
Rapport Technique 15 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Figure 3 : Implantation et fréquence des 463 stations de jaugeage
En dessous de 10 jaugeages, une station manque d’observations pour être considérée comme représentative et fiable. Plus de 40% de l’échantillon des stations exploitables est représenté par ce type de stations (Graphique 2).
0
5
10
15
20
25
30
[1;5[ [5;10[ [10;20[ [20;50[ [50;100[ [100;302[
Nbre de jaugeages par station
Fréq
uenc
e re
lativ
e (%
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Fréquence cumulée (%
)
Fréquence relativeFréquence cumulée
Graphique 2 : Fréquence relative et cumulée du nombre de jaugeages sur les 463 stations
Rapport Technique 16 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Finalement, l’échantillon des stations de jaugeage retenues pour cette étude est composé de 168 stations de jaugeage ponctuel et de 20 stations hydrométriques. Le graphique suivant (Graphique 3) représente la fréquence cumulée des altitudes des exutoires des 188 stations retenues dans cette étude.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1 10 100 1000
Altitude de l'exutoire (m)
Fréq
uenc
e cu
mul
ée (%
)
Graphique 3 : Fréquence cumulée des altitudes des exutoires des 188 stations de l’étude
Notre échantillon caractérise majoritairement les stations des vallées encaissées à l’amont des plaines alluviales, à l’exception de quelques stations (dont la station limnimétrique de la Ouenghi chez Creugnet). Ce choix géographique dans l’implantation des stations de mesures a été fait pour s’affranchir de l’influence de la marée et de l’inféroflux (écoulement au milieu des blocs rocheux). Par ailleurs 50% de l’échantillon représente des stations dont l’altitude est supérieure à 50m.
Rapport Technique 17 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
III- Evaluation des grandeurs caractéristiques des régimes d’étiage
III-1 Evaluation des régimes d’étiage aux stations limnimétriques
III-1-1 DCE d’occurrence rare
III-1-1-1 Définition
Le débit caractéristique d’étiage (DCE) correspond au débit moyen journalier dépassé 355 jours par an ou encore à la valeur maximale des 10 jours consécutifs présentant les débits les plus faibles de l’année. Le débit journalier minimum annuel ou débit d’étiage absolue est plus imprécis car il sort de la gamme des débits jaugés (la probabilité de jauger le débit minimum annuel étant faible, cf. partie II-1-2-2). En outre, le DCE est une variable fréquemment utilisée pour caractériser la ressource.
III-1-1-2 Méthodes de calcul et résultats Annexe 2-1 : Ajustements statistiques des DCE aux stations hydrométriques
Les périodes de retour des étiages sont estimées par ajustement statistique sur la série des valeurs annuelles des DCE :
• La loi de Gumbel est utilisée pour caractériser les valeurs maximales, cas
des étiages « humides » • La loi Log-Normale ou loi de Galton est utilisée pour caractériser la
probabilité des valeurs minimales, cas des étiages « secs »
Pour illustrer l’utilisation de ces lois, voici l’exemple de l’ajustement des débits caractéristiques d’étiage de la station de la Foa Amont Pierrat.
Loi de Gumbel :
La fonction de densité de probabilité de cette loi s’exprime comme suit :
GdPx
eGdPx
eeGd
xf)0(0 )(1)(
−−
−−
−= avec Gd>0
La fonction de répartition de cette loi s’exprime comme suit :
Gd
Px
ex
edxxfxF)0(
)()(−
−−
∞−
== ∫
Pour une probabilité p de non-dépassement donnée, le quantile xp est tel que :
pxXF p =≤ )(
Il en résulte :
0))ln(ln( PpGdxp +−−=
Rapport Technique 18 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
X, variable aléatoire, ici le DCE x, réalisation particulière de la variable aléatoire X Gd, paramètre de Gumbel ou gradex P0, paramètre de position de la loi de Gumbel
Voici le résultat graphique de l’ajustement par la loi de Gumbel sur les 21 débits caractéristiques d’étiage de la station hydrométrique de la Foa (Graphique 4).
L’échelle des abscisses est définie par la variable réduite dite de Gumbel :
dGPxu 0−
= , pour laquelle ueeuF
−−=)(
0.000
0.100
0.200
0.300
0.400
0.500
0.600
0.700
0.800
0.900
-1 0 1 2 3 4
u (variable de Gumbel)
Q (m
3/s)
Obs
Ajust. Gumbel
Graphique 4: Ajustement de la loi de Gumbel aux débits d’étiage de la station de La Foa Amont
Pierrat Loi Log-Normale :
La fonction de densité de probabilité de cette loi s’exprime comme suit :
2)ln(21
.1.
21)(
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ −
−= σ
μ
σπ
x
ex
xf pour x>0
La probabilité de dépassement est donnée pour le quantile xp par la fonction de
répartition :
dxex
xXFxx
p
p2ln
21
0
12.
11)(⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ −
−⋅−=≥ ∫ σ
μ
πσ
En passant par la variable centrée réduite v :
σμ−
=)ln(xv
On obtient,
dvexXFpxv
v
p ∫∞−
−−=≥
2
21
211)(π
Rapport Technique 19 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Le quantile xp s’exprime alors :
μσ += .pv
p ex avec : X, variable aléatoire, ici le DCE x, réalisation particulière de la variable aléatoire X μ, moyenne de l’échantillon des ln(DCE) σ, écart-type de l’échantillon des ln(DCE)
Voici le résultat graphique de l’ajustement des DCE de la Foa par la loi Log-Normale (Graphique 5). Notons qu’on utilise encore ici la variable réduite de Gumbel d’où la non linéarité de l’ajustement. (Pas de solution analytique simple pour la fonction de répartition de la loi log-normale, utilisation de tables obligatoire).
0.010
0.100
1.000
-1 0 1 2 3 4 5
u (variable de Gumbel)
Q (m
3/s)
ObsAjust. Log Normale
Graphique 5: Ajustement de la loi Log-Normale aux débits d’étiage de la station de La Foa Amont Pierrat
Nous avons utilisé les fréquences empiriques données par la formule de Hazen2 pour
ajuster les deux lois théoriques précédentes.
Les débits caractéristiques d’étiage estimés d’après ces lois statistiques pour différentes périodes de retour sont présentés dans le tableau suivant (Tableau 1), ainsi que les paramètres statistiques associés :
10Etiage Humide (T ans) Médiane Etiage Sec (T ans)
100 10
0.7 0.3
50.511
5 2 100.077 0.0350.107
0.94.4 3.40.202
1.7
Paramètres
Q m³/sQ spé l/s/km²
GumbelPO =
7.40.400
Loi
0.8610
υ = -1.598Gd =Log Normale
0.755σ=0.149 0.176 Tableau 1: DCE évalués à la station de La Foa Amont Pierrat
2 Fréquence mpirique d’un évènement xr de rang r s’exprime comme suit, avec N taille de l’échantillon : e
Nr
xF r5.0
)(−
=
Rapport Technique 20 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Le débit caractéristique sec de période de retour 10 ans correspond à la valeur du DCE non dépassée en moyenne une fois tous les 10 ans. Il s’agit là d’une notion de probabilité statistique. Ainsi, il est peu probable mais tout à fait possible d’observer le DCE sec de période de retour T=10 ans, deux années de suite.
Les résultats de l’ajustement des DCE à la station de La Foa montrent que le débit décennal sec à cet endroit est estimé 77 l/s. Le débit décennal humide est estimé à 511 l/s. Le débit caractéristique d’étiage de période de retour 2 ans (DCE médian) est estimé à 202 l/s, soit un débit spécifique de 1.7 l/s/km². Le débit spécifique correspond au débit divisé par la surface du bassin versant au droit du point de mesure. Il est intéressant de « normer » le DCE par la surface du bassin versant de manière à pouvoir comparer les étiages sur différentes tailles de bassins versants.
Les évaluations des DCE par ajustement de lois statistiques ne sont précises que sur
les stations où la profondeur de la donnée est suffisante. On présente en page 22 le tableau regroupant les 20 stations, où ces évaluations ont été jugées suffisamment fiables, avec leurs DCE spécifiques associés (Tableau 2).
On observe que les débits spécifiques les plus faibles sont observés sur les bassins du nord-ouest du territoire (Faténaoué, Papainda, Pouembout, Diahot) où les DCE spécifiques médians évalués sont inférieurs à 3 l/s/km². Il existe un facteur supérieur à 10 entre les DCE médians des stations de Rivière Bleue (sud) et de Faténaoué, de même entre Faténaoué et Tiwaka (est).
Des contrastes très importants apparaissent donc entre les stations du réseau. Ces
contrastes semblent suivre les grandes régions climatiques de la Grande Terre.
• Le nord et l’ouest où les précipitations sont les plus faibles fournissent les débits d’étiage les plus faibles.
• L’est et le sud où les précipitations sont plus abondantes donnent des étiages moins sévères.
En outre,
8)100(
)100(≈⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛=
=
moyenneansTEtiageSecansTdeEtiageHumi
et 3)10(
)10(≈⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛=
=
moyenneansTEtiageSecansTdeEtiageHumi
Ce qui traduit des variations de débit potentiellement très importantes sur un même
cours d’eau d’une année sur l’autre. Cette grande variabilité interannuelle s’observe également au niveau des données pluviométriques.
On observe dans ces évaluations précises des DCE une hétérogénéité spatiale et
temporelle importante, liée essentiellement à la variabilité des précipitations.
Rapport Technique 21 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Médi
an
Num
ero
stat
ion
Nom
stat
ion
Supe
rficie
(km
²) X
(m)
Y (m
)Z
(m)
100
105
25
1010
0
5707
2005
01Ri
viere
Bleu
e 32
688 2
807
532
300
119
.312
.910
.87.7
5.44.5
2.927
5705
5010
01Ri
viere
des
Lac
s77
691 4
307
540
315
235
17.4
10.4
8.24.5
2.61.9
1.032
5700
3001
06La
Cou
lée44
664 8
007
542
430
1014
.69.4
7.75.0
3.42.7
1.611
5700
5003
01Co
uvelé
e40
651 3
367
552
914
3010
.77.4
6.34.6
3.42.9
2.032
5700
5002
01Du
mbé
a nor
d 32
655 3
277 5
53 64
480
16.7
11.6
9.97.5
5.74.9
3.526
5705
2001
03To
ntou
ta38
563
0 650
7 571
000
2215
.010
.49.0
6.85.2
4.53.3
36
5703
3001
03Ou
engh
i 21
261
6 739
7 58
0 12
55
14.1
9.68.1
5.94.4
3.82.7
43
5701
6002
02La
Foa
11
659
1 778
7 602
737
197.4
4.43.4
1.70.9
0.70.3
21
5704
8001
01Th
io S
t Mich
el34
462
0 300
7 60
4 41
715
11.5
7.56.2
4.22.9
2.41.5
16
5702
6001
01Bo
ghen
113
567 7
107 6
11 74
531
8.85.6
4.63.0
1.91.5
0.948
5700
8001
02Ho
uailo
u26
954
9 385
7 64
4 82
218
14.0
8.66.9
4.12.5
1.91.1
43
5703
9065
01Pa
pain
da
950
1 310
7 664
150
506.7
4.63.9
2.82.0
1.71.1
24
5703
9001
02Po
uem
bout
176
499 8
857 6
65 72
027
4.92.9
2.31.2
0.70.5
0.233
5702
9001
01Ny
mba
ye
288
534 8
707
667
160
39.3
5.64.4
2.51.5
1.20.6
19
5704
6001
05Tc
ham
ba72
529 2
507
672
955
814
.29.3
7.75.3
3.73.1
2.031
5705
1001
05Ti
waka
260
515 0
357
688
154
817
.711
.59.5
6.34.1
3.32.0
36
5704
7003
01Fa
téna
oué
111
473 5
507 6
89 08
030
3.31.9
1.50.6
0.30.2
0.128
5705
0001
02Ti
pind
je25
349
9 711
7 70
2 17
17
7.64.8
3.92.4
1.61.3
0.839
5703
1001
01Ou
aièm
e32
948
2 140
7 71
8 03
010
14.8
9.78.1
5.54.0
3.32.2
21
5700
4007
00Di
ahot
Bon
dé29
044
1 638
7 74
0 75
04
5.83.9
3.32.3
1.61.4
0.928
Moye
nne
11.7
7.66.3
4.22.9
2.41.5
30
Ecar
t-typ
e4.7
3.22.7
2.11.6
1.41.0
9.6
Nom
et lo
calis
atio
n en
UTM
Nom
bre d
e DC
EOb
serv
és
DCE
Spéc
ifiqu
e (l/s
/km²)
Etiag
e Hum
ide (
T an
s)Et
iage S
ec (T
ans)
Tableau 2 : Evaluation des DCE sur 20 stations du réseau limnimétrique
Rapport Technique 22 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
III-1-1-3 Relation entre les étiages secs et humides de période de retour 5, 10 et 100 ans avec le DCE médian
Les graphiques suivants représentent ces ajustements linéaires respectivement pour les étiages secs et les étiages humides (Graphique 6) :
DCE(5) = 0.70*DCE(2)R2 = 0.97
DCE(100) = 0.38*DCE(2)R2 = 0.87
DCE(10) = 0.59*DCE(2)R2 = 0.95
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0DCE médian (l/s/km²)
DC
E SE
CS
de p
ério
de d
e re
tour
T (l
/s/k
m²)
Relations entre les étiages t l'étiage
médianSECS e
T = 100 ans
T = 5 ans
T = 10 ans
y = 2.65xR2 = 0.78
y = 1.75xR2 = 0.89
y = 1.46xR2 = 0.94
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
12.0
14.0
16.0
18.0
20.0
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0DCE médian (l/s/km²)
DC
E H
UM
IDES
de
pério
de d
e re
tour
T (l
/s/k
m²)
Relations entre les étiages HUMIDES et
l'étiage médian
T = 100 ans
T = 10 ans
T = 5 ans
Graphique 6 : Relations linéaires entre les étiages d’occurrence rare et le DCE médian Le tableau qui suit (Tableau 3) synthétise ces différents ajustements. Les valeurs du
tableau en caractères bleu et rouge correspondent respectivement aux stations dont le rapport entre le DCE(T) et le DCE(2) est respectivement le plus faible et le plus important. Les stations dont la variabilité est la plus faible entre l’étiage de période de retour T et l’étiage médian sont celles du secteur sud-ouest (Tontouta, Ouenghi, Couvelée, Dumbéa nord, Coulée). La station de Faténaoué est la station où s’observe au contraire la variabilité la plus importante.
Rapport Technique 23 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
100 10 5 5 10 100
[DCE(T) / DCE(2)] par ajustement linéaire 2.65 1.75 1.46 0.70 0.59 0.38
[DCE(T) / DCE(2)] min (bassins du sud-ouest) 2.20 1.53 1.32 0.77 0.67 0.48
[DCE(T) / DCE(2)] max (Faténaoué)
Etiage Humide (T=ans) Etiage Sec (T=ans)
5.39 3.10 2.37 0.45 0.29 0.11 Tableau 3 : Synthèse des ajustements entre DCE(T) et DCE(2)
En représentant graphiquement le rapport DCE(T)/DCE(2) pour chacune des 20
stations du réseau en fonction de la période de retour, des secteurs géographiques semblent se dégager (Graphique 7).
0.1
1.0
10.0
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
Fréquence de dépassement 1-1/T
DC
E(T)
/DC
E(2)
La coulée
Diahot Bondé
Dumbéa nord
Couvelée
Houailou
La Foa
Boghen
Nymbaye
Ouaième
Ouenghi
Pouembout
Papainda
Tchamba
Faténaoué
Thio st Michel
Tipindje
Tiwaka
Tontouta
Riviere des Lacs
Riviere Bleue
Ajustement linéaire moyen
Ajustement linéaire Bas
Ajustement linéaire Haut
Etiage Humide (T=ans) Etiage Sec (T=ans)Etiage Médian
100 5 10010510 2
Graphique 7 : Variabilité des étiages secs et humides par rapport à l’étiage médian
Les débits d’étiage secs quinquennaux et décennaux sont nettement plus sévères que
la moyenne sur la station de Faténaoué. Les stations de Pouembout et de la Foa suivent la même tendance. Les bassins du secteur ouest et nord-ouest ont des étiages secs potentiellement plus sévères que les bassins du sud-ouest ou de l’est pour une même période de retour.
A l’inverse les stations du sud-ouest (Ouenghi, Tontouta, Dumbéa, Couvelée) se regroupent bien autour de la limite basse (en bleu). Malgré une variabilité non négligeable, la détermination des coefficients liant les DCE(T) aux DCE(2) permet de donner une première approximation des débits d’étiage de période de retour importante pour des bassins versants dont la superficie est supérieure à 10 km². Il ne s’agit là que d’une estimation statistique qui ne tient pas compte des particularismes régionaux tels que la climatologie, la géomorphologie ou encore l’hydrogéologie. Nous retiendrons simplement que pour avoir une première approximation du débit d’étiage centennal sec il faut diviser le débit d’étiage médian par 3 et le diviser par 2 pour avoir une approximation de l’étiage sec décennal.
Rapport Technique 24 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
III-1-2 Tarissement Annexe 2-2 : Ajustements aux hydrogrammes de tarissement d’un modèle de tarissement à 1 réservoir
Les hydrogrammes des stations hydrométriques ont permis d’évaluer les tarissements les plus représentatifs qui permettent d’ajuster une loi classique de vidange à 1 réservoir suivant l’expression :
)(0
0tteQQ −−⋅= α
Qo (m3/s) ; débit initial de tarissement α (jour-1) ; coefficient de tarissement Et,
α1
=ct = temps caractéristique de tarissement (jour)
Le débit d’étiage décennal humide a été généralement considéré comme le débit initial
de tarissement, pour des débits supérieurs nous considérons que la décrue est encore prédominante par rapport au tarissement. Le temps caractéristique correspond au temps au bout duquel, en l’absence de précipitation, il ne s’écoule plus que 30% du débit initial de tarissement. En divisant, la racine carrée de la surface du bassin versant par le temps caractéristique, nous obtenons une grandeur K (en m/s) qui permet de comparer les « temps de vidange » entre stations sans tenir compte de la superficie qui influe sur le temps caractéristique de tarissement.
Voici l’exemple d’un ajustement d’une loi de vidange à 1 réservoir pour les tarissements observés sur la station de Dumbéa Nord (Graphique 8).
Pour cette rivière on estime que le coefficient de tarissement α est estimé à 0.0171, ce
qui correspond à un temps caractéristique de 60 jours. La « vitesse de vidange » est estimée à 0.0011 m/s.
0.100
0.150
0.200
0.250
0.300
0.350
0.400
0.450
0 10 20 30 40 50 60
Temps (Jours)
Q (m
3/s)
70
1984 19861993 19942003 2005Ajusté
tc=60 jrs
ΔQ=Q0-Q0/2.7
Graphique 8 : Ajustement d’une loi de vidange à 1 réservoir aux débits d’étiage de la Dumbéa
Rapport Technique 25 Janvier 2008
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Ce modèle est très simpliste et ne rend pas complètement compte de la réalité (seulement un réservoir modélisé). D’autre part, un tarissement non perturbé par les pluies ne s’observe pratiquement jamais, ce qui entraîne une imprécision supplémentaire dans l’ajustement. Cependant, par cette analyse rapide, il est possible de dégager les potentiels aquifères des bassins versants suivant leurs secteurs géographiques et le contexte géologique (Tableau 4). Les « vitesses de vidange » faibles traduisent un réservoir de grande capacité qui favorise un tarissement lent et régulier de la rivière.
Numero station Nom station Superficie (km²) X (m) Y (m) Z (m) Qo (m3/s) α (j-1) tc (j)
K(m/s)
5707200501 Riviere Bleue 32 688 280 7 532 300 1 0.65 0.0211 47 1.40E-035705501001 Riviere des Lacs 77 691 430 7 540 315 235 1.00 0.0526 19 5.35E-035700300106 La Coulée 44 664 800 7 542 430 10 0.40 0.0235 43 1.78E-035700500301 Couvelée 40 651 336 7 552 914 30 0.30 0.0097 103 7.11E-045700500201 Dumbéa nord 32 655 327 7 553 644 80 0.40 0.0171 60 1.09E-035705200103 Tontouta 385 630 650 7 571 000 22 4.00 0.0094 107 2.12E-035703300103 Ouenghi 212 616 739 7 580 125 5 2.00 0.0119 84 2.01E-035701600202 La Foa 116 591 778 7 602 737 19 0.60 0.0197 51 2.44E-035704800101 Thio st Michel 344 620 300 7 604 417 15 2.50 0.0144 70 3.07E-035702600101 Boghen 113 567 710 7 611 745 31 0.80 0.0137 73 1.69E-035700800102 Houailou 269 549 385 7 644 822 18 2.00 0.0132 76 2.50E-035703906501 Papainda 9 501 310 7 664 150 50 0.05 0.0121 83 4.22E-045703900102 Pouembout 176 499 885 7 665 720 27 0.60 0.0159 63 2.44E-035702900101 Nymbaye 288 534 870 7 667 160 3 1.00 0.0111 91 2.16E-035704600105 Tchamba 72 529 250 7 672 955 8 1.00 0.0133 75 1.31E-035705100105 Tiwaka 260 515 035 7 688 154 8 2.50 0.0123 82 2.28E-035704700301 Faténaoué 111 473 550 7 689 080 30 0.20 0.0260 39 3.13E-035705000102 Tipindje 253 499 711 7 702 171 7 0.90 0.0142 70 2.63E-035703100101 Ouaième 329 482 140 7 718 030 10 2.70 0.0152 66 3.18E-035700400700 Diahot Bondé 290 441 638 7 740 750 4 1.00 0.0225 45 4.38E-03
Moyenne 1.23 0.0174 69 2.30E-03Ecart-type 1.04 0.0095 23 1.17E-03
Nom et localisation en UTM Tarissement
Tableau 4 : Synthèse des paramètres de tarissement sur les 20 stations du réseau On retiendra surtout que le temps caractéristique moyen est compris entre 40 et 100 jours, ce qui sous-entend que le temps de passage de l’eau au sein des bassins versants calédoniens est relativement court. Au bout de 2 à 3 mois le débit initial de tarissement a été diminué de 70%. Ce résultat traduit l’absence de grandes unités aquifères. Rappelons que les exutoires des bassins sont toujours à l’amont des plaines alluviales lorsque ces dernières existent (à l’exception de la station Ouenghi). Par ailleurs, la faible superficie relative des bassins versants calédoniens explique également la rapidité du tarissement.
Les « vitesses de vidange » les plus faibles reviennent aux rivières du secteur sud-ouest telles que la Coulée, la Dumbéa, la Couvelée, la Tontouta et la Ouenghi. Les massifs péridotitiques qui les alimentent ont un potentiel aquifère plus important que la moyenne. Enfin, compte tenu de ce qui vient d’être dit, il apparaît assez clairement que l’étiage d’une année N n’est quasiment pas influencé par les conditions hydrologiques de l’année N-1.
La station de Rivière des Lacs, située à l’altitude 235m, est mal représentée par un modèle à un réservoir. Le temps caractéristique très court (Tableau 4) est représentatif de
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vidange de nappes très perméables, il s’agit d’écoulement « pseudo-karstique ». Des nappes plus profondes à la perméabilité plus faible interviennent dans un deuxième temps et expliquent les DCE secs relativement élevés pour des occurrences rares. Le temps caractéristique de tarissement de ces milieux doit être nécessairement beaucoup plus long. Il n’est toutefois pas possible d’en présenter un ordre de grandeur par manque de tarissement suffisamment long. La station de Papainda présente à l’inverse un temps caractéristique de tarissement anormalement long. Le massif ophiolitique en tête de ce bassin peut avoir une altération et une fracturation particulières qui rendraient le massif particulièrement perméable et expliqueraient cette observation. L’étude des coefficients d’écoulement doit permettre d’apporter un autre éclairage sur ces observations.
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III-1-3 Bilan d’écoulement Annexe 2-3 : Méthodologie employée dans l’évaluation des bilans d’écoulement
Le coefficient d’écoulement d’un bassin versant représente le rapport entre la sortie (le débit) et l’entrée (la pluie). Il caractérise donc le « rendement » d’un bassin versant en termes d’écoulement superficiel.
tsurprécipitéemoyennePluietsurécouléemoyenneeaudLameCe Δ
Δ′=
Un Ce = 1 (100%) induit que l’ensemble des précipitations a ruisselé jusqu’à l’exutoire
du bassin sur la période considérée. Dans la réalité, l’évapotranspiration et les infiltrations profondes rendent ce coefficient bien inférieur à 1. Ce coefficient traduit donc les pertes à l’écoulement.
Les pas de temps sur lesquels s’effectuent ces bilans sont de l’ordre du mois, voire de l’année. Ce coefficient n’est donc pas directement comparable au coefficient de ruissellement qui est défini pour des pas de temps beaucoup plus court, de l’ordre de l’heure.
Pour cette étude nous nous sommes focalisés sur 5 stations représentatives des différents secteurs climatiques et géographiques de la Grande Terre. Le nombre de pluviomètres de la DAVAR et de Météo-France à proximité des stations hydrométriques a également été un critère de sélection :
Rivière Bleue pour le sud Tontouta pour le sud-ouest La Foa pour l’ouest Tiwaka pour l’est Pouembout pour le nord
Nous avons complété les séries de pluie et de débit au pas de temps journalier,
mensuel et annuel sur la période du 01/11/1989 au 01/11/2006.
Nous présentons ici les coefficients d’écoulement moyens trimestriel (Δt = 3mois) et annuel (Δt = 1an). Il est intéressant de mener les bilans sur une période proche de la valeur moyenne des temps caractéristiques établie dans la partie précédente (cf. Tableau 4) puisqu’il correspond au temps au bout duquel la majorité de l’eau précipitée sur le bassin se retrouve à l’exutoire quelque soit son parcours, ruissellement ou ressuyage des nappes.
Le tableau suivant (Tableau 5) donne les valeurs obtenues du coefficient d’écoulement moyen trimestriel et annuel sur les 5 bassins versants.
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Rapport Technique 29 Janvier 2008
sept_oct_nov oct_nov_déc nov_déc_jan déc_jan_fév jan_fév_mar fév_mar_avr mar_avr_mai avr_mai_juin mai_juin_juil juin_juil_aoû juil_aoû_sep aoû_sep_oct Année
Rivière Bleue 0.54 0.47 0.48 0.58 0.68 0.76 0.77 0.76 0.71 0.66 0.61 0.57 0.63
Tontouta 0.50 0.32 0.38 0.45 0.53 0.60 0.62 0.62 0.56 0.51 0.55 0.53 0.51
La Foa 0.27 0.19 0.31 0.39 0.50 0.56 0.55 0.49 0.45 0.43 0.44 0.35 0.42
Tiwaka 0.44 0.30 0.38 0.48 0.57 0.63 0.62 0.61 0.64 0.64 0.63 0.55 0.54
Pouembout 0.16 0.10 0.19 0.26 0.36 0.39 0.39 0.29 0.25 0.22 0.22 0.19 0.26
StationsCOEFFICIENT D'ECOULEMENT MOYEN TRIMESTRIEL ET ANNUEL
Moyenne 0.38 0.27 0.35 0.43 0.53 0.59 0.59 0.55 0.52 0.49 0.49 0.44 0.47 Tableau 5 : Synthèse des coefficients d’écoulement moyens trimestriel et annuel sur 5 stations
représentatives du réseau limnigraphique
Le graphique suivant (Graphique 9) présente la variabilité du coefficient d’écoulement à l’échelle du trimestre. On remarque que le coefficient d’écoulement le plus faible est le coefficient moyen trimestriel de décembre (octobre, novembre et décembre). On note également une variabilité importante du coefficient d’écoulement trimestriel suivant les stations.
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
1.00
sept_
oct_n
ov
oct_n
ov_d
éc
nov_
déc_
jan
déc_
jan_fé
v
jan_fé
v_mar
fév_m
ar_av
r
mar_av
r_mai
avr_m
ai_jui
n
mai_jui
n_jui
l
juin_
juil_a
oû
juil_a
oû_s
ep
aoû_
sep_
oct
Trimestre
Coe
ffici
ent d
'éco
ulem
ent
Rivière BleueTontoutaLa FoaTiwakaPouemboutMoyenne
Graphique 9 : Variabilité trimestrielle du coefficient d’écoulement moyen
Le coefficient d’écoulement varie beaucoup pour toutes les stations entre la saison
sèche où ses valeurs sont faibles et la saison humide où ses valeurs sont fortes. Cela met en évidence que le ruissellement superficiel est beaucoup plus important en période humide et que les pluies de la saison sèche (d’octobre à décembre) ne contribuent que très peu à la réalimentation des cours d’eau. Il varie de ce fait également beaucoup entre les stations elles-mêmes. Pour les stations de l’est et du sud, on trouve un coefficient d’écoulement relativement fort par rapport au bassin de la côte ouest. Les précipitations moyennes à l’est et au sud sont plus importantes, ce qui explique ce résultat.
La représentation du coefficient d’écoulement moyen trimestriel en fonction de la pluie moyenne trimestrielle est également très intéressante (Graphique 10). Dans un souci de lisibilité nous ne représentons que 3 stations caractéristiques des 3 grands secteurs climatiques de la Grande Terre : le nord-ouest (Pouembout), le sud (Rivière Bleue) et l’est (Tiwaka).
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oct.
sept.
août
juil.
juin mai avr.
mars
fev.
janv.
nov.
dec.nov.
oct.
sept. août juil.juin
mai avr.
mars
fevr.
janv.
dec.
nov.oct.
sept. aoûtjuil.
juin
mai avr.
mars
fev.
janv.
dec.
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
0 50 100 150 200 250 300 350 400
Pluie moyenne trimestrielle (mm)
Coe
ffici
ent d
'éco
ulem
ent m
oyen
trim
estr
iel
Rivière Bleue
Tiwaka
Pouembout
Graphique 10 : Variabilité trimestrielle du coefficient d’écoulement en fonction de la
pluviométrie
Les cercles d’hystérésis pour chacune des stations apparaissent très nettement. Les flèches indiquent le sens de la chronologie annuelle. On retrouve les résultats précédents. Le coefficient d’écoulement est plus important à l’est et au sud par rapport à l’ouest, et il varie énormément suivant les saisons sèche et humide. L’importance des pertes à l’écoulement dépend principalement de l’importance des précipitations.
Si l’on part de la valeur minimale du coefficient d’écoulement observée au trimestre de décembre pour toutes les stations, 4 phases se distinguent très nettement par rapport aux pluies.
Première phase : entre les trimestres de décembre et de mars, le coefficient d’écoulement croît rapidement en fonction de la pluie mais reste encore faible, c’est la fin de la saison sèche. Les premières pluies commencent à tomber mais l’infiltration est importante, la végétation sort du stress hydrique de la saison sèche et capte une partie des eaux météoritiques : les précipitations et le ruissellement ne cesse de croître durant cette période, ce qui explique la variation positive du coefficient d’écoulement.
Deuxième phase : à partir du trimestre de mars, les pluies recommencent à
diminuer. Les sols sont saturés en eau, les nappes souterraines rechargées et les précipitations encore parfois abondantes ce qui favorise l’écoulement et explique que le coefficient d’écoulement augmente encore. L’écoulement est également influencé par les fortes pluies des mois précédents.
Troisième phase : le coefficient d’écoulement décroît plus ou moins rapidement
suivant les secteurs géographiques. Sur le bassin de Pouembout la décroissance commence dès le trimestre d’avril. Dans le sud l’écoulement diminue à partir du mois de juin. A l’est le coefficient d’écoulement ne commence à véritablement diminuer qu’à partir du trimestre de septembre. Cela peut traduire une variabilité
Rapport Technique 30 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
dans la saturation en eau des sols suivant les bassins, liée à la variabilité climatique et/ou géologique.
Quatrième phase : Décroissance très rapide du coefficient d’écoulement. C’est la
saison sèche. Les sols sont à nouveaux anhydres, les pluies sont faibles l’eau ne s’écoule pratiquement plus à la surface du bassin versant.
Pour les bassins de la côte ouest (ici Pouembout) les trimestres de septembre et
d’octobre marquent un arrêt dans la chute du coefficient d’écoulement. Ici est mis en évidence ce que l’on appelle parfois en Nouvelle-Calédonie « la petite saison des pluies ». Elle a lieu en général entre les mois de juillet et septembre.
Par ailleurs nous avons cherché à expliquer la variabilité du coefficient d’écoulement trimestriel par les pluies moyennes trimestrielles antérieures de 0 à 4 mois. Pour cela nous avons ajusté une courbe de tendance logarithmique entre les coefficients d’écoulement trimestriels et ces pluies moyennes trimestrielles. Le graphique suivant (Graphique 11) présente la variabilité du coefficient de détermination R² de ces ajustements en fonction des 5 stations et de la pluie moyenne trimestrielle considérée.
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
P moy trimestrielle (P-1) moy trimestrielle (P-2) moy trimestrielle (P-3) moy trimestrielle (P-4) moy trimestrielle
R²
Rivière BleueTontoutaFoaTiwakaPouembout
Graphique 11 : Variabilité du coefficient R² de l’ajustement entre le coefficient d’écoulement
trimestriel et les pluies moyennes trimestrielles antérieures de 0 à 4 mois On constate que ce sont les pluies moyennes trimestrielles antérieures de 2 et 3 mois qui décrivent le mieux la variabilité du coefficient d’écoulement.
Si l’on représente la variabilité du coefficient d’écoulement moyen trimestriel à la station de la Tontouta en fonction des pluies moyennes trimestrielles antérieures de deux mois, on observe que le coefficient d’écoulement suit une tendance logarithmique avec cette pluie particulière (Graphique 12).
Rapport Technique 31 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
y = 0.1722Ln(x) - 0.3201R2 = 0.28
0
0.5
1
1.5
2
2.5
0 100 200 300 400 500 600 700 800
Pluie moyenne trimestrielle précédant de 2 mois le coefficient d'écoulement (mm)
Coe
ffici
ent d
'éco
ulem
ent
Coefficent d'écoulement trimestriel de la Tontouta
Coefficient d'écoulement trimestriel moyen interannuel
Graphique 12 : Variabilité du coefficient d’écoulement trimestriel de la station Tontouta en fonction de la pluviométrie trimestrielle précédant de 2 mois le coefficient d’écoulement
On observe une grande variabilité des valeurs du coefficient d’écoulement pour une même valeur de pluie moyenne trimestrielle. Cette observation traduit très probablement l’influence des crues (coefficient de ruissellement) sur le coefficient d’écoulement. Pour expliquer l’influence de la pluie sur ces débits de crues, il faudrait travailler sur un pas de temps beaucoup plus fin de l’ordre du temps de concentration du bassin versant (quelques heures). Les pluies moyennes trimestrielles ne peuvent représenter finalement que l’influence du débit de base dans les bilans d’écoulement. Le décalage de deux mois au niveau des pluies moyennes trimestrielles, mis en évidence pour caractériser au mieux la variance du coefficient d’écoulement (Graphique 11), est ainsi parfaitement cohérent avec les temps caractéristiques de tarissement moyen de deux mois présenté dans la partie « III-1-2 Tarissement ». On explique ainsi 30 à 50% de la variance du coefficient d’écoulement, le reste étant surement expliquée par l’influence des crues. Ce résultat rend compte de l’inertie du système hydrologique et explique les phénomènes d’hystérésis observés plus haut (Graphique 10).
Rapport Technique 32 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Voyons à présent la variabilité interannuelle du coefficient d’écoulement (Graphique 13).
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006
Années
Coe
ffici
ent d
'éco
ulem
ent
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
Pluie moyenne annuelle (m
m)
Riv. BleueTiwakaPouemboutPluie Moyenne
Graphique 13 : Variabilité interannuelle du coefficient d’écoulement et de la précipitation
moyenne annuelle
On constate une variabilité très importante du coefficient d’écoulement pour une même station suivant les années. Par ailleurs on remarque que toutes les stations suivent globalement la même tendance pour une année donnée.
Le tableau suivant (Tableau 6) montre également que la variabilité interannuelle la
plus forte et la plus faible s’observe respectivement sur le secteur nord avec le bassin de la Pouembout (52%) et sur le secteur sud avec le bassin de la Rivière Bleue (19%).
Ce annuel
minCe annuel
maxCe annuel
moyenCoefficient de
variation du Ce annuel (%)
Rivière Bleue 0.420.350.250.290.100.25
0.81 0.63 19Tontouta 0.79 0.51 23La Foa 0.69 0.42 28Tiwaka 0.85 0.54 28Pouembout 0.61 0.26 52Moyenne 0.74 0.43 33
Tableau 6 : Variabilité entre année sèche et année humide et évaluation de la variabilité interannuelle moyenne du coefficient d’écoulement
Nous allons voir ce que donnent les cycles d’hystérésis moyens de l’ensemble des
stations pour les années 1993 (année sèche) et 1999 (année humide) (Graphique 14). Pour établir les coefficients d’écoulements nous avons raisonné sur les pluies et les débits moyens interpostes trimestriels.
Rapport Technique 33 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
aoûtsept.
nov.
oct.juil.
juin
avr.
mars
fev.jan.
dec.
mai
nov.
oct.
sept.août
juil.
juinmai
avr.
mars
fev.
jan.
dec.
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
Pluie moyenne interposte trimestrielle (mm)
CE
moy
en in
terp
oste
19931999
Graphique 14 : Variabilité du coefficient d’écoulement moyen sur deux années extrêmes
On retrouve le même schéma que les cycles d’hystérésis précédents (Graphique 10).
On remarque que la variabilité du coefficient d’écoulement suivant que l’année est humide ou sèche est très importante à l’échelle de la Nouvelle-Calédonie. En fait le coefficient d’écoulement suit globalement une tendance linéaire en fonction des pluies de l’année en cours. En année humide, l’écoulement moyen sur l’ensemble des stations est presque de 90% au trimestre d’avril! On remarque que le coefficient d’écoulement le plus faible s’observe toujours au trimestre de décembre. Ce qu’il faut retenir de cette analyse c’est que le coefficient d’écoulement traduit les pertes à l’écoulement et la contribution de l’écoulement de base. Il tend à augmenter et à diminuer selon deux tendances suivant les précipitations. Au début de la saison des pluies, les nappes sont vides et se rechargent avec l’arrivée des premières précipitations. Au sortir de cette saison les pluies diminuent de nouveau mais les nappes étant rechargées, ces dernières se vidangent lentement et participent activement à l’écoulement (phénomène d’hystérésis). Par ailleurs au vue des pas de temps considérés pour évaluer les bilans d’écoulement seuls les régimes de base peuvent être convenablement décrits par les précipitations moyennes. Nous avons pu ainsi démontrer que la variabilité du coefficient d’écoulement trimestriel liée à ces régimes de base était essentiellement due aux précipitations antérieures de deux mois. Ce résultat confirme l’inertie mise en évidence par les phénomènes d’hystérésis et les temps caractéristiques de tarissement de l’ordre de 60 jours. Enfin les coefficients d’écoulement très faible de la saison sèche prouvent que les pluies de cette période participent très peu à l’écoulement des cours d’eau du fait des faibles volumes précipités (<20mm/épisode) et de l’évapotranspiration importante.
Rapport Technique 34 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
III-2 Evaluation du DCE médian pour les stations de jaugeage
III-2-1Méthodologie
Annexe 3-1 : Exemple de l’évaluation du DCE médian sur la station de jaugeage de Karikouie cote 115
A l’heure actuelle l’incertitude des jaugeages de l’ORE est évaluée dans une fourchette comprise entre 5 à 10% du débit jaugé suivant la section de mesure disponible et le régime du cours d’eau (basses eaux).
Tous les jaugeages ne sont pas exploitables, soit que les jaugeages sur ces points sont en trop faible nombre ou de trop mauvaise qualité pour être représentatifs, soit que leur localisation est imprécise (Cf. « II-2 Banque de données de jaugeages de l’ORE »). L’évaluation de l’étiage médian n’a donc porté que sur les stations où au moins 10 jaugeages en basses eaux ont été menés et dont la localisation ne faisait aucun doute. La méthode employée pour évaluer les DCE médians s’appuie sur le principe de la régression linéaire entre les débits ponctuels de la station de jaugeage et les débits journaliers d’une station hydrométrique de référence située à proximité.
Afin de pouvoir exploiter le plus grand nombre de jaugeages, nous avons créé une matrice des débits journaliers observés sur les 20 stations de référence entre les années 1954 et 2006. Les hydrogrammes ont été repris un à un afin de vérifier si les observations de basses eaux étaient satisfaisantes ou non.
III-2-2 Critique de la méthode Annexe 3-2 : Critique qualitative et quantitative de l’échantillon des stations où le DCE médian est évalué Annexe 3-3 : Matrice synthétisant la qualité des ajustements linéaires utilisés dans pour l’évaluation des DCE médians
La méthode peut présenter les limites suivantes :
• comparaison de jaugeage de l’ordre du l/s (précision de la mesure ?) à des débits de l’ordre du m3/s, d’où des variations relatives importantes sur la station de jaugeage par rapport à la station prise comme référence • géomorphologie (altitude, pente), superficie, distance entre les exutoires : très fort contraste entre les bassins • certaines séries de jaugeages concernent une ou des périodes particulièrement humides, d’où une extrapolation délicate vers les débits plus faibles • extrapolation délicate lorsque le débit nul est fréquemment observé • ajustement linéaire meilleur avec une constante positive ce qui n’est pas concevable dans le cas d’une extrapolation • incertitude dans l’évaluation des débits journaliers en période de basses eaux au niveau des stations de référence du fait de l’extrapolation parfois imprécise de la courbe d’étalonnage liée à l’absence de jaugeage
Cependant les coefficients de détermination R² des ajustements sont de bons
indicateurs de la fiabilité des jaugeages. En outre, pour vérifier la validité des relations, nous
Rapport Technique 35 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
avons mis la station de jaugeage en relation avec trois stations de référence. Par ce biais nous avons minimisé les risques de considérer comme justes des jaugeages erronés, et diminué le risque de ne pas pouvoir corréler les jaugeages aux débits journaliers du fait de lacunes à la station hydrométrique. Enfin, une vérification à posteriori de l’extrapolation est faite en comparant le débit minimum jaugé utilisé pour l’ajustement avec l’estimation du DCE médian fournie par l’extrapolation. En tout 202 stations de jaugeages (en dehors des stations du réseau) ont été analysées du fait d’un nombre de jaugeages suffisant. Dans la pratique sur ces 202 stations, 34 n’ont pas pu être valorisées du fait que les jaugeages étaient trop incohérents pour fournir un ajustement fiable. Il s’agit dans la plupart des cas de bassins de petites superficies.
III-2-3 Présentation des résultats Annexe 3-4 : Matrice des évaluations des DCE médians La carte de la page suivante présente les 188 stations de jaugeage et leurs bassins versants associés où l’évaluation du débit caractéristique d’étiage médian a pu être menée. Ces bassins sont représentés par un dégradé de bleu pour rendre compte de la variabilité spatiale du débit spécifique d’étiage. Plus la couleur bleu se fonce, plus le débit spécifique d’étiage médian est important. Il apparaît ainsi très nettement que le secteur nord-ouest est le secteur le plus sec de Nouvelle-Calédonie, tandis-que le sud et l’est donnent fréquemment des débits spécifiques supérieurs à 4 l/s/km². En fait on peut donner des ordres de grandeur pour le DCE médian suivant les régions considérées : Pour le Nord-Ouest : DCEmédian compris entre 0 et 4 l/s/km² Pour le Centre-Ouest : DCEmédian compris entre 0 et 7 l/s/km² Pour le Sud-Ouest : DCEmédian compris entre 1 et 10l/s/km² Pour l’Est : DCEmédian compris entre 2 et >10l/s/km² Notons que sur le secteur Sud la variabilité spatiale du DCE médian est très importante puisqu’il varie de moins de 1l/s/km² à plus de 10l/s/km². Les stations retenues couvrent convenablement l’ensemble de la Grande Terre. Il va donc à présent être intéressant d’essayer d’expliquer qualitativement et quantitativement les raisons de cette variabilité spatiale. Comme nous venons de le voir, les précipitations et la géologie semblent pouvoir apporter une part importante dans cette explication.
Rapport Technique 36 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Note technique 37
Carte 1 : Variabilité spatiale du débit caractérist ique d’étiage médian
Nord Ouest : < 4l/s/km²
Centre Ouest : < 7l/s/km²
Est : 2 à >10l/s/km²
Sud Ouest : 1 à 10l/s/km²
Sud : 1 à >10 l/s/km²
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
III-3 Bilan
20 stations limnimétriques de l’ORE, réparties convenablement sur l’ensemble du territoire, ont permis des évaluations précises du débit d’étiage moyen et des DCE secs et humides de période de retour 5, 10 et 100 ans. Sur ces bassins de plus de 10 km², une variabilité spatiale importante se dégage entre les DCE. Ainsi les DCE des bassins des plaines de l’ouest sont nettement inférieurs à ceux des bassins du sud ou de l’est. L’influence des précipitations dans le soutien des étiages a ainsi été mise en évidence.
Les relations linéaires entre l’étiage médian et les étiages de périodes de retour plus
importantes sont bonnes jusqu’au débit d’étiage centennal et permettent d’avoir une première approximation satisfaisante pour les stations où seuls le débit d’étiage médian peut-être évalué. L’amplitude du rapport DCE(T)/DCE(2) tend à diminuer sur les bassins du sud-ouest et à augmenter sur ceux du nord-ouest.
Les temps caractéristiques de tarissement sont très variables d’une station à l’autre
mais sont relativement courts, entre 40 et 100 jours. Les tarissements les plus lents se font sur les bassins du sud-ouest, tandis que les bassins du nord-ouest se tarissent rapidement. A l’est le tarissement est plus délicat à évaluer du fait des précipitations qui viennent fréquemment perturber les régimes de base de la période d’étiage.
Les évaluations des coefficients d’écoulement ont permis de dégager des tendances
globales de l’écoulement superficiel. Plus la lame d’eau précipitée à l’échelle du trimestre ou de l’année est importante, plus l’écoulement superficiel augmente. Ce qui explique les coefficients d’écoulement faibles du nord-ouest, région particulièrement peu arrosée, et les coefficients d’écoulement forts de l’est et du sud. En outre, l’écoulement des régimes de base est influencé par les précipitations des deux mois précédents. Ce résultat traduit l’inertie des bassins versants avec les ressuyages des nappes. Il est cohérent avec les temps caractéristiques de tarissement. Enfin les précipitations de la saison sèche semblent peu participer à l’augmentation de l’écoulement superficiel du fait d’une évaporation importante et plus généralement des faibles volumes précipités.
Ces analyses montrent que la ressource en eau superficielle et souterraine a un temps
de passage court même au sein des grandes unités hydrographiques de Nouvelle-Calédonie. Ce résultat induit nécessairement que le régime d’étiage est fortement influencé par les précipitations de l’année en cours et notamment celles qui précèdent la saison sèche, en particulier pour les bassins dont le temps caractéristique est long, cas des bassins du sud-ouest. Pour les bassins dont les temps caractéristiques sont faibles, cas des bassins du nord-ouest, l’étiage est plus influencé par les précipitations de la saison sèche.
188 stations de jaugeages ont pu être valorisées pour fournir une estimation de l’étiage
moyen. L’ensemble de l’échantillon doit permettre d’améliorer la compréhension des variations spatiales des étiages de la Grande Terre, et d’analyser les liens avec la climatologie et la géologie.
Rapport Technique 38 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
IV- Analyses spatiale et temporelle des étiages
IV-1 Variabilité temporelle des DCE évalués aux stations limnimétriques
IV-1-1 Choix de la période d’étude
Le tableau ci-après (Tableau 7) présente les stations du réseau où les DCE ont été évalués, et les proportions de lacunes dans l’échantillon des DCE en fonction des dates de mise en service.
1953-2005 1971-2005 1981-2005 1991-20055700300106 La_Coulee 24/12/1991 - - - 85700400102 Diahot_Bondé 10/01/1955* - 13 13 115700500201 Dumbéa_Nord 08/01/1963 51 26 17 65700500301 Couvelée 01/01/1967 38 9 9 45700800102 Houailou 18/09/1954 15 11 8 45701600202 La_Foa 09/10/1980 - - 8 45702600101 Boghen 20/01/1955 9 6 6 65702900101 Nimbaye 01/01/1972 - 30 21 85703100101 Ouaième 06/07/1959 62 34 21 135703300103 Ouenghi 03/07/1954 19 4 4 45703900102 Boutana 01/11/1955 32 15 11 95703906501 Papainda 20/12/1980 - - 2 25704600105 Tchamba 12/02/1955 42 26 19 85704700301 Faténaoué 01/01/1955 43 32 13 45704800101 Thio_St_Michel 23/12/1981 - - 13 65705000102 Tipindje 17/06/1955 26 19 11 85705700105 Tiwaka 26/07/1972 - 25 17 95705200103 Tontouta 01/06/1954 32 9 9 85705501001 Rivière_des_Lacs 20/06/1956 30 19 19 155707200201 Rivière_Bleue 19/02/1974 - 15 8 6
Lacunes (%)Identifiant Nom Mise en service
*Débit d’étiage exploitable à partir de 1971 - indique que la station n’était pas encore en service à la date considérée
Tableau 7 : Evolution temporelle des lacunes dans les séries des DCE des stations limnimétriques
On remarque que 80% des stations étaient installées avant 1974. Il semble intéressant
de prendre la période où la grande majorité des stations étaient en activité pour valoriser le plus grand ensemble de données. La période de 1971 à 2005 semble la mieux correspondre à ce critère. Toutefois, les lacunes sont trop importantes pour mener directement l’analyse en composante principale sur l’échantillon brut des DCE. Des régressions linéaires sont donc menées entre stations de façon à compléter les séries des DCE.
IV-1-2 Elaboration de la matrice des DCE Annexe 4-1 : Matrice des corrélations des DCE observés sur les 20 stations hydrométriques, période 1955-2005 Annexe 4-2 : Matrice des DCE évalués sur les 20 stations hydrométriques du réseau, période 1971-2005
Rapport Technique 39 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Afin de transposer au mieux les DCE des stations les plus semblables entre elles en période d’étiage, une matrice des corrélations entre les DCE bruts des stations a été établie sur la période 1955-2006. On remarque que les DCE des stations se regroupent assez bien par secteur géographique. Les DCE des stations au sud de Bourail jusqu’à la Montagne des Sources semblent bien corrélés entre eux. De même pour les étiages des stations de la côte est, et des secteurs nord et sud.
A noter que des étiages particulièrement humides, comme celui observé en 1998,
tirent l’ajustement vers une valeur max et ils peuvent expliquer les bonnes corrélations entre des stations de secteurs différents, comme le sont par exemple les stations de la Coulée et de Nimbaye. Dans tous les cas, une vérification à posteriori sur l’ajustement linéaire des DCE a été menée afin de combler les lacunes entre les stations les plus semblables, donc en général les plus proches. Les stations du sud (Rivière Bleue, Rivière des Lacs) semblent mal se corréler avec les autres stations de la Grande Terre.
IV-1-3 Analyse en composantes principales des DCE Annexe 4-3 : Principaux résultats de l’ACP
La matrice des DCE élaborés a été soumise à une analyse en composantes
principales. Dans le cas présent, les stations sont les variables (colonnes) et les années sont les individus (lignes).
L’Analyse en Composantes Principales (ACP) est une technique mathématique permettant de réduire un système complexe de corrélations en un plus petit nombre de dimensions. C’est donc une méthode de réduction du nombre de variables permettant des représentations géométriques des individus et des caractères. Cette réduction ne sera possible que si les variables initiales ne sont pas indépendantes et ont des coefficients de corrélation non nuls. Il s’agit d’une méthode factorielle où la réduction du nombre des variables se fait à partir de la construction de nouveaux caractères synthétiques (vecteurs propres) en combinant les variables initiales au moyen des facteurs. L’ACP est linéaire.
Le premier vecteur propre explique à lui seul 67% de la variance globale de l’échantillon. Le deuxième vecteur en explique 11%. 78% de la variance est donc expliquée par les deux premiers vecteurs. La projection des variables sur ces deux premiers vecteurs est intéressante comme le montre le graphique suivant. Les 3 premières lettres du nom des stations permettent d’identifier celles-ci sur le graphique qui suit (Graphique 15) :
Rapport Technique 40 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Projection des variables sur le plan factoriel ( 1 x 2)
Active
Bog
Couv
Dia
Dum
Fat Hou
Coul
Foa Nim
Oua
Oue
Pap
Pou
Riv_B Riv_L
Tch Thio
Tip Tiw
Ton
-1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0
Fact. 1 : 67.24%
-1.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
Fact. 2 : 10.68%
Moyenne
SU
DN
OR
D
Graphique 15 : Projection des variables (stations) sur le plan factoriel constitué des 2 premiers
vecteurs
IV-1-3-1 Premier vecteur
On observe que l’ensemble des stations réagissent de façon homogène par rapport au premier facteur mais dans des proportions différentes. Mises à part les stations de Papainda et du sud, les DCE des autres stations sont corrélées à plus de 73% avec le premier facteur.
En outre, il existe une excellente corrélation entre la moyenne annuelle inter-postes des DCE et la première composante (Graphique 16). Il se dégage que pour la période 1971-2005, l’ensemble des DCE de toutes les stations confondues a varié de façon équivalente pour toutes les années. Ainsi la moyenne annuelle inter-poste explique pour l’ensemble des stations 67% de la variance globale de l’échantillon. L’évolution temporelle des DCE est homogène et implique que les périodes de retour pour une année donnée sont comparables pour l’ensemble du territoire avec une variabilité potentielle entre les bassins du nord et ceux du sud.
Rapport Technique 41 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1971
1972
1973
1974
1975
1976
1977
1978
1979
1980
1981
1982
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
Années
DCE
Moy
ens
(m3/
s)
-2
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
2.5
Fact
eur
1
Moyenne_DCEFacteur1 * (-1)
Ligne continue rouge : moyenne interannuelle inter-poste des DCE Lignes discontinues rouge : moyenne interannuelle inter-poste des DCE + ou – l’écart-type
Graphique 16 : Comparaison des variabilités annuelles du premier vecteur et du DCE moyen inter-poste
Ce résultat est particulièrement intéressant car il rejoint le résultat de Perchat
(DAVAR, 2003). En effet, il avait montré que sur la période 1991-2001 les cumuls annuels de pluie varient de façon homogène sur l’ensemble de la Grande Terre.
Il est intéressant de voir quelle part de la variabilité du DCE moyen interposte peut être expliquée par les cumuls de pluie annuels ou plurimensuels. Pour cela on travaille sur la période 1991-2001 de façon à pouvoir exploiter la matrice des données pluviométriques mensuelles élaborées par Perchat sur 114 stations des réseaux DAVAR et Météo France. Entre le 01/03/1991 et le 01/02/2002, on calcule la pluie moyenne sur les 114 postes sur différentes périodes : de la pluie moyenne sur 1 mois à la pluie moyenne sur 7 mois. Il s’agit donc de moyennes élaborées à partir de valeurs ponctuelles. Une matrice est ainsi réalisée avec sur la première colonne les 11 années de 1991 à 2001, et sur la première ligne les périodes retenues pour le calcul des moyennes inter-postes à partir des pluies mensuelles.
Après avoir mené une analyse des corrélations sur les 11 années entre le DCE moyen annuel interposte et les pluies moyennes inter-postes précisées plus haut, nous avons élaboré le graphique suivant (Graphique 17), où est représentée la variation du R² en fonction des pluies moyennes plurimensuelles. La pluie moyenne sur 4 mois d’un mois M correspond à la moyenne des pluies des mois M, M+1, M+2 et M+3. Notons que les variations interannuelles des pluies mensuelles sur une période inférieure à 4 mois étaient trop importantes pour être retenues.
Rapport Technique 42 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
Mars Avril Mai Juin Juillet Août Septembre Octobre Novembre Décembre Janvier Février
Mois
R²
4_Mois5_Mois6_Mois7_Mois
Pluie efficace au soutien de l'étiage
Graphique 17 : Caractérisation de la période où la pluie est efficace au soutien des étiages
La pluie moyenne plurimensuelle sur les 4 mois de juillet à octobre est la plus pertinente pour expliquer les variations annuelles des DCE moyens, R²=0.89 (Graphique 18). Les précipitations observées sur cette période conditionnent la sévérité de l’étiage à venir sur l’ensemble de la Grande Terre à l’exception du sud. On remarque aussi que les pluies de la saison humide qui s’étalent du mois de décembre au mois d’avril n’ont pas de lien avec les DCE moyens.
DCE moyen interposte = f(Pluie Moyenne Mensuelle Interposte Juillet_Octobre) période 1991-2001
R2 = 0.89
0.000
0.200
0.400
0.600
0.800
1.000
1.200
1.400
1.600
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Moyenne des pluies mensuelles interposte sur 4 mois entre juillet et octobre (mm)
DC
E m
oyen
inte
rpos
te (m
3/s)
Graphique 18 : Relation linéaire entre la pluie moyenne sur 4 mois (juillet à octobre) évaluée
sur 114 postes et le DCE annuel moyen évalué sur 20 stations (1991-2001)
Rapport Technique 43 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
IV-1-3-2 Deuxième vecteur
La projection des variables sur le deuxième axe du plan factoriel fait également ressortir un axe nord/sud (Graphique 19).
SUD NORD
Corrélation des variables avec le facteur 2
-0.40
-0.20
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
Rivière
_Bleu
e
Rivière
_des
_Lac
s
La_Coulee
Couvelée
Dumbéa_N
ord
Tontouta
Ouenghi
La_Foa
Thio_St_M
ichel
Boghen
Houailou
Papain
da
Pouembout
Nimbay
e
Tcham
ba
Tiwak
a
Faténao
ué
Tipindje
Ouaième
Diahot_B
ondé
Stations (Variables)
R²R
Graphique 19 : Coefficients de détermination et de régression entre le second vecteur et le
DCE de 19 stations (Papainda exclue)
Mise à part Papainda qui est une station identifiée comme atypique, les stations de Rivière des Lacs, Rivière Bleue sont les stations les mieux corrélées avec le deuxième facteur (respectivement 39% et 48% de variance expliquée).
La représentation des corrélations entre les variables et le deuxième facteur montre
également que les stations du sud, sud-ouest et les stations du reste de la Grande Terre sont anti corrélées.
« La proportion des précipitations moyennes d’août à octobre par rapport aux quantités annuelles de pluie est plus importante dans le sud (12 à 16%) que dans le nord (6 à 10%). Les pluies hivernales sont plus abondantes sur le secteur sud du fait de perturbations d’origine polaire qui s’accompagnent d’une modification temporaire des vents dominants. Les phases ENSO3qui influent sensiblement sur les précipitations dès le mois de septembre se font plus ressentir dans le nord de la Grande Terre que dans le sud »4.
En définitive, les débits d’étiage du secteur nord seront potentiellement plus faibles lors
d’une phase El Niño (année sèche), et potentiellement plus fort en phase La Niña (année humide) que ceux du secteur sud, moins influencés par ces cycles climatiques. Ce résultat explique l’influence du deuxième facteur (axe nord-sud), présenté sur le Graphique 19, sur la variabilité temporelle des débits d’étiage.
La variabilité interannuelle des étiages suit plutôt un axe nord/sud et est très
probablement liée aux phénomènes climatiques qui se décomposent également suivant un axe nord/sud. 3 El Niño Southern Oscillation 4 Informations tirées de « l’Atlas Climatique de la Nouvelle-Calédonie », Météo France, 2006
Rapport Technique 44 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
IV-1-3-3 Projection des années sur le premier plan factortiel Projection des ind. sur le plan factoriel ( 1 x 2)
Observations avec la somme des cosinus carrés >= 0.00
Active
1971
1972
1973
1974
1975
1976
1977
1978 1979
1980
1981
19821983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
19931994
19951996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
20042005
-12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10
Fact. 1 : 67.24%
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
6Fa
ct. 2
: 10
.68%
Vers les années humides Vers les années sèches
Graphique 20 : Projection des individus (années) sur le plan factoriel composé des vecteurs 1
et 2
La projection des individus sur le plan factoriel (Graphique 20) permet de distinguer les années humides des années sèches suivant le premier axe. L’année 1994 apparaît être la plus sèche et l’année 1999 la plus humide. Ce qui corrobore l’homogénéité spatiale des DCE.
Ce résultat est confirmé par la représentation des moyennes annuelles inter-postes des DCE (Graphique 21). En ligne discontinue rouge est représentée la moyenne globale de l’échantillon.
0.000
0.200
0.400
0.600
0.800
1.000
1.200
1.400
1.600
1971
1972
1973
1974
1975
1976
1977
1978
1979
1980
1981
1982
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
Années
DC
E m
oyen
inte
r-po
ste
(m3/
s)
DCE moyen échantillon
Graphique 21 : Variabilité interannuelle des DCE moyens interposte
Rapport Technique 45 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Par ailleurs, on remarque que certaines années se distinguent suivant le deuxième axe, et plus spécifiquement dans les étiages humides. Ainsi, l’année 1998 a été particulièrement humide dans le sud où l’étiage n’est pas descendu en dessous du décennal humide, alors que sur le reste de la Grande Terre l’étiage observé était d’occurrence biennal. On remarque aussi que plus les années sont sèches, moins les années semblent influencer par le deuxième axe, ce qui sous entend qu’en période de très fortes sécheresses, tous les cours d’eau calédoniens sont soumis à un étiage sévère.
IV-1-4 Synthèse
L’analyse en composante principale nous a permis d’observer que la variabilité interannuelle était homogène à l’échelle de la Grande Terre, avec toutefois de possibles divergences suivant l’axe nord/sud, ce qui induit des périodes de retour globalement comparables pour une année donnée sur l’ensemble du territoire. A partir de ce résultat, les pluies moyennes mensuelles inter-postes ont été corrélées aux DCE moyens annuels inter-postes sur la période 1991-2001. Il est apparu que la pluie moyenne mensuelle sur les 4 mois de juillet à octobre donnait une excellente corrélation. Ce qui implique que la sévérité des étiages sur les 20 stations du réseau dépend essentiellement des précipitations hivernales (juillet à octobre) et est très faiblement influencée par les pluies de la saison humide (décembre à avril).
Rapport Technique 46 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
IV-2 Régionalisation des stations suivant leurs DCE
IV-2-1 Classification ascendante hiérarchique des stations limnimétriques
Une classification a été menée à partir de la matrice des DCE. Le résultat le plus cohérent est obtenu avec la méthode d’agrégation de Ward et les distances euclidiennes comme critère de distance entre les différentes classes.
A partir de l’ensemble des moyennes des DCE sur toutes les stations, une série d’agrégations successives est menée. Dans un premier temps, les stations sont agrégées par groupes de deux stations de sorte que la somme des carrés des écarts entre les deux groupes soit la plus faible possible. Les différents groupes créés sont ensuite eux-mêmes agrégés et ainsi de suite jusqu'à ce que toutes les stations soient agrégées entre elles. Il s’agit d’une méthode agrégative et hiérarchique en ce sens que les différents groupes successifs sont imbriqués les uns dans les autres.
Afin de donner le même poids à chacune des stations, la classification hiérarchique a porté sur la matrice des DCE centré-réduits. Les résultats de la classification sont synthétisés sur le dendrogramme qui suit et qui regroupe l’ensemble des 20 stations étudiées (Graphique 22).
Dendrogramme de 20 VariablesMéth. de Ward
Dist. Euclidiennes
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Dist. Agrégation
Rivière_des_LacsRivière_Bleue
La_CouleeDumbéa_Nord
OuenghiTontoutaCouveléePapaindaFaténaou
PouemboutDiahot_Bond
OuaièmeTiwaka
TipindjeHouailou
Thio_St_MichelTchambaNimbayeLa_FoaBoghen
Est et Centre
Nord Ouest
Sud Ouest
Sud
Graphique 22 : Dendrogramme des 20 stations à partir des séries de DCE centré-réduits
On voit très nettement ressortir 4 groupes pour des distances d’agrégation comprise entre 4 et 7 :
Rapport Technique 47 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Le secteur sud-ouest avec les stations de La Coulée, Dumbéa Nord, Couvelée, Tontouta et Ouenghi Le secteur sud avec les stations de Rivière des Lacs et Rivière Bleue Le secteur est et centre avec les stations de Houailou, Nimbaye, Tchamba, Ouaième, Tipindje, Tiwaka et Thio Saint Michel ainsi que les stations de Boghen, et La Foa Le secteur nord-ouest avec les stations de Diahot Bondé, Faténaoué, Pouembout et Papainda. Ces résultats sont synthétisés sur la carte suivante (Figure 4) :
Diahot
Tiwaka
Pouembout
Houailou
Boghen Thio St Michel
Tontouta
Rivière des Lacs
Figure 4 : Régionalisation des étiages à partir des stations limnimétriques
Les rivières de la Foa et de la Boghen, bien qu’ayant leurs exutoires sur la côte ouest, semblent suivre la même tendance en étiage que les rivières de la côte est. Cela peut s’expliquer par la position des bassins versants en centre de chaîne.
On remarque également que les 4 groupes définis par la classification hiérarchique ascendante peuvent être mis en relation avec les régions pluviométriques connues en Nouvelle-Calédonie (Perchat, 2003). Ainsi, les secteurs est et ouest, délimités par la chaîne centrale, se démarquent bien, de même pour les secteurs sud et sud-ouest séparés par le massif de la Montagne des Sources.
On note également que les secteurs sud et nord-ouest se démarquent le plus du reste des stations de la Grande Terre.
La classification hiérarchique ascendante des DCE sur la période 1971-2005 nous a permis de mettre en évidence 4 secteurs géographiques distincts : le sud jusqu’à la Montagne des Sources, le sud-ouest entre la Montagne des Sources et le bassin de la Ouenghi, le nord-ouest, entre Poya et le bassin du Diahot et l’est entre la Ouaième et la Thio en prenant les bassins de la Boghen et de la Foa.
Rapport Technique 48 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
L’analyse spatiale des DCE médians évalués au droit des stations de jaugeage devrait nous permettre de préciser cette régionalisation.
IV-2-2 Analyse des corrélations entre les indicateurs représentatifs et le DCE médian
IV-2-2-1 Méthodologie Annexe 5-1 : Méthodologie employée pour élaborer la matrice des indicateurs explicatifs des DCE médians Annexe 5-2 : Matrice des indicateurs explicatifs des DCE médians Nous avons retenu les indicateurs « classiques » tels que la géologie, la climatologie, le couvert végétal et la géomorphologie. Ces données ont été essentiellement fournies par la DIMENC, Météo France et la DTSI.
Le pouvoir explicatif de chacun des indicateurs, au nombre de 138 dont 75 % ne concerne que la géologie, a pu être mis en évidence grâce à la matrice des corrélations où le débit caractéristique d’étiage spécifique médian a été exprimé en fonction des variables descriptives en présence (cf. annexe VI-2). Les indicateurs comme la géologie et le couvert végétal s’expriment en termes de proportion de surface, aussi la valeur nulle dans ces cas précis représente l’ensemble vide. Pour ces deux types de variables, la régression n’a donc porté que sur les valeurs non-nulles. On a observé que l’incertitude dans l’évaluation du débit d’étiage tendait à augmenter pour les bassins de très faibles superficies, inférieures à 5km² (incertitude accrue du niveau de représentativité des indicateurs retenus, faible fréquence des mesures…). On a également observé dans les parties précédentes que le secteur sud (au sud de la Montagne des Sources) passait pour atypique (régimes climatique et hydrogéologique particuliers). L’analyse des variables s’est donc déroulée en 2 étapes :
o 1ère étape : prise en compte des variables pour l’ensemble des 188 stations de l’échantillon
o 2ème étape : prise en compte des variables pour 128 stations dont les bassins ont une superficie supérieure à 5km² et qui n’appartiennent pas au Grand Sud.
En fonction des résultats obtenus sur ces deux échantillons on garde l’un ou
l’autre pour analyser les variables les plus pertinentes et tenter de dégager un modèle satisfaisant.
Pour qu’une variable descriptive soit retenue il faut que tous les critères suivants soient respectés :
Coefficient de détermination tel que : R² ≥ 0.20
Dans le cas où la régression ne porte pas sur l’ensemble de l’échantillon (indicateurs géologie ou couvert végétal), il faut que l’échantillon représenté concerne au moins 50% de l’échantillon global et que la moyenne de la variable soit significative (>30%). (On fait l’hypothèse que la distribution de ces variables est globalement normale, ce qui paraît justifié pour un nombre significatif d’observations).
Rapport Technique 49 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
IV-2-2-2 Analyse des corrélations sur 188 stations de l’échantillon initial Annexe 5-3 : Analyse des corrélations sur l’ensemble des variables Voici les principales variables retenues pour cet échantillon (Tableau 8).
Type d'indicateur Variables Unités R Moyenne Nbre_Observations R²
Végétation brousse et savane % -0.49 30 171 0.24
Topographie altitude moyenne du bassin versant m 0.44 397 188 0.20
Végétation maquis minier dense et clairsemé, végétation dense % 0.46 70 188 0.21
Géographie distance à la côte est m 0.48 -2070 188 0.23
Géologie formations péridotitiques % 0.51 57 120 0.26
Climatologie pluie moyenne interannuelle sur les mois de juillet à octobre mm 0.53 317 188 0.28
Climatologie pluie moyenne interannuelle mm 0.57 1980 188 0.32 Tableau 8 : Variables significatives pour l’échantillon global des 188 stations
Le tableau se divise en 2 parties. En partie supérieure, on trouve les variables dont
les effets ou la présence tendent à diminuer le débit d’étiage (R<0). En partie inférieure, sont présentées les variables dont les effets ou la présence tendent à favoriser le soutien des étiages (R>0). En première remarque, le coefficient de détermination (R²) entre les variables et le débit spécifique d’étiage n’excède pas 0.32. Ainsi, la part de variance expliquée par une variable unique est assez limitée. On remarque que les deux meilleurs indicateurs sont la climatologie avec les précipitations moyenne interannuelle, et la géologie avec les proportions de péridotites à la surface des bassins versants. Le maquis minier et la savane sont des indicateurs liés à la géologie et aux précipitations. L’altitude est également une variable de synthèse entre les péridotites que l’on trouve en tête de bassin à des altitudes élevées, et les précipitations, fortement influencées par le relief.
A travers cette analyse, il apparaît donc qu’un nombre réduit de variables est susceptible d’expliquer indépendamment les unes des autres la variabilité des étiages. Nous retiendrons les variables suivantes :
la pluie moyenne interannuelle (mm/an) la proportion de péridotites à la surface du bassin (%)
IV-2-2-3 Analyse des corrélations sur 128 stations de l’échantillon : S>5km² et hors secteur Sud
On effectue le même travail que sur l’échantillon précédent. On observe les mêmes variables ressortir (Tableau 9).
Type d'indicateur Variables Unités R Moyenne Nbre_Observations R²
Climatologie pluie moyenne interannuelle mm 0.64 1843 128 0.41
Géologie formations péridotitiques % 0.69 44 83 0.48 Tableau 9 : Variables significatives pour l’échantillon réduit des 130 stations
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Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Sur cet échantillon la qualité des régressions entre les variables retenues sur l’échantillon précédent et le débit spécifique d’étiage est nettement améliorée. Ce qui confirme le manque de représentativité des indicateurs sur les petits bassins versants et sur les bassins du Sud. Les péridotites semblent avoir un rôle particulier dans le soutien des étiages. Cette variable déjà retenue sur l’échantillon précédent, voit son coefficient de détermination multiplié par deux sur ce nouvel échantillon. Nous pouvons à présent tenter de dégager une méthode efficace pour évaluer les débits d’étiage sur les bassins supérieurs à 5km² situés en dehors du secteur Sud.
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IV-2-3 Elaboration de modèles prédictifs du DCE médian Annexe 5-4 : Synthèse de la qualité des ajustements des modèles
En représentant le débit spécifique d’étiage en fonction des cumuls de pluie annuels, deux tendances se distinguent (Graphique 23). Les bassins où des péridotites sont observées sont représentés par des figurés différents selon leur proportion.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
Pluie moyenne annuelle (mm)
Déb
it sp
écifi
que
d'ét
iage
(l/s
/km
²)
Stations+ de 10% de péridotites+ de 25% de péridotites+ de 75% de péridotites
Graphique 23 : Représentation de l’influence des précipitations et des péridotites sur la
variabilité des étiages Il apparaît clairement que l’augmentation de péridotites à la surface des bassins augmente le débit spécifique d’étiage lorsque les précipitations moyennes annuelles sont inférieures à 1800 mm/an. Grâce à la représentation graphique précédente, il se dégage deux critères :
o Si PMA > 1800 mm/an (secteur humide) : le débit spécifique d’étiage est globalement supérieur à 3l/s/km² et semble peu influencé par la géologie
o Si PMA < 1800 mm/an (secteur sec) : le débit spécifique d’étiage peut être
faible et est fortement influencé par la géologie, d’où :
Si Péridotites > 25% à la surface des bassins alors le débit spécifique d’étiage peut être potentiellement très fort
Si péridotites < 25% à la surface des bassins alors le débit spécifique d’étiage peut être potentiellement très faible
A partir de ces critères nous avons pu élaborer 4 modèles à appliquer par région selon
la climatologie, la géologie et la géographie. A partir du Graphique 23 nous élaborons un graphique qui répartit selon ces 4 régions l’ensemble des DCE (Graphique 24).
Rapport Technique 52 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
0123456789101112
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
2200
2400
2600
2800
3000
3200
3400
Plui
e m
oyen
ne in
tera
nnue
lle (m
m/a
n)
DCE médian (l/s/km²)
sect
eur S
ECin
fluen
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ar le
s pé
ridot
ites
régi
on 1
pe
ri >
25%
régi
on 2
peri
< 25
%
régi
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t lim
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C
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on 4
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ôte
Est l
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bas
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UM
IDE
non
influ
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les
périd
otite
s
1800
mm
/an
Graphique 24 : Courbes enveloppes du débit caractéristique d’étiage médian en fonction de la
pluviométrie, de la géologie et de la localisation géographique
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Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Région 1 : où PMA < 1800 mm/an et Peri > 25%
Sur le graphique suivant (Graphique 25), on présente la qualité de l’ajustement du modèle en représentant les valeurs observées en fonction des valeurs prévues par le modèle.
Valeurs Prévues vs. Observées Var. dépendante : DCE(2)
-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8
Valeurs Prévues
9-2
0
2
4
6
8
10
Val.
Obs
ervé
es
95% de confiance Graphique 25 : Qualité de l’ajustement des étiages en région sèche où la couverture des
péridotites est moyenne à forte Le débit spécifique d’étiage de période de retour 2 ans de la région 1 peut se déduire de la formule suivante où la pluie moyenne interannuelle (PMA) est exprimée en mm et les péridotites (Peri) sont exprimées en %:
93.50582.000456.0 −⋅+⋅= PeriPMADCEmedian (l/s/km²)
L’ajustement du modèle donne un coefficient de détermination R² = 0.82 pour 23 stations calées. L’erreur type de l’estimateur pour cette relation est évaluée à 1.06 l/s/km².
Rapport Technique 54 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Région 2 : où PMA < 1800 mm/an et Peri < 25%
Ce cas correspond aux secteurs les plus secs de Nouvelle-Calédonie. Les débits d’étiage observés ne dépassent pas 2 l/s/km². Le modèle tenant compte de la pluie et de la géologie est satisfaisant (Graphique 26). Même si les proportions de péridotites sont inférieures à 25% pour ce secteur, elles permettent encore d’expliquer une part importante de la variabilité des étiages.
Valeurs Prévues vs. Observées Var. dépendante : DCE(2)
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6
Valeurs Prévues
-0.2
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
Val.
Obs
ervé
es
95% de confiance
(1)(2)
(3)
(4)
(5)(6)
(1) 5704106004 : Aff. Riv. droite Nékliai, superficie=14km², bassin de Poya, Peri=9% (2) 5701606503 : Pocquereux cote 30, superficie=34km², bassin de la Foa, Peri=0.7% (3) 5701500101 : Koumac amont Buahio cote 40, superficie=139km², DCE médian égal à 0, Peri=0% (4) 5703200114 : Ouameni amont pont RT1, superficie=103km², Peri=11%, Alluvions=10% (5) 5701600103 : La Foa au monument cote 9, superficie=252km², Peri=0%, Alluvions=8% (6) 5704300101 : Moindou amont pont RT1 cote 9, superficie=93km², Peri=0%, Alluvions=3%
Graphique 26 : Qualité de l’ajustement des étiages en région sèche où la couverture des
péridotites est faible ou inexistante
Les bassins de Nekliai et de Pocquereux (référencés 1 et 2) apparaissent comme les bassins les plus secs de l’échantillon global. On note une présence importante de couches silteuse et argileuse à la surface de ces deux bassins. Les pluies moyennes annuelles ont pu également être surévaluées (dans la limite haute de 300 mm/an).
Les 3 stations référencées (4, 5 et 6) dont les débits spécifiques d’étiage sont
supérieurs au nuage de points moyen proviennent toutes du même secteur géographique : le secteur centre proches des bassins de la Boghen et de la Foa. Dans la partie « CAH des stations suivant les DCE », il était apparu que ces bassins se rapprochaient des bassins de la côte est. Par ailleurs les proportions d’alluvions sur ces 3 bassins sont non nulles, il est probable que ces alluvions expliquent en partie que les débits observés soient supérieurs
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aux débits fournis par le modèle. Les pluies peuvent également avoir été légèrement sous-évaluées.
Enfin, la station de Koumac à la cote 40 donne un DCE médian nul. Ici est mis une
nouvelle fois en évidence le phénomène d’inféroflux car la station de Koumac à la cote 4 donne un DCE médian de 0.29 l/s/km², il est donc probable qu’une partie non négligeable de l’eau circule au milieu des blocs rocheux. Aussi, nous ne proposerons pas pour la côte ouest de modèles « avec ou sans inféroflux », considérant que tous les bassins y sont soumis à des degrés différents et qu’il reste difficile à quantifier.
Voici le modèle que nous proposons de prendre sur ce secteur :
87.00360.000085.0 −⋅+⋅= PeriPMADCEmedian (l/s/km²)
L’ajustement du modèle donne un coefficient de détermination R² = 0.56 pour 31 stations calées. L’erreur type de l’estimateur pour cette relation est évaluée à 0.28 l/s/km².
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Région 3 et 4 : où PMA>1800 mm/an quelque soit la géologie Pour ce cas, il semble que les étiages suivent des tendances différentes suivant que les stations appartiennent au secteur ouest (en intégrant la plaine du Diahot) ou qu’elles appartiennent au secteur est. Côte ouest (Graphique 27) :
Valeurs Prévues vs. Observées Var. dépendante : DCE(2)
1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5
Valeurs Prévues
1
2
3
4
5
6
7
8
Val.
Obs
ervé
es
95% de confiance
(1)
(2)
(1) 5704201501 :Daoui au pont RT1, superficie = 11km², peri = 72% (2) 5701306001 Faniiri cote 200, superficie = 8km², peri = 42%
Graphique 27 : Qualité de l’ajustement des étiages en zone humide du secteur ouest
Ce secteur correspond aux bassins les plus humides de la côte ouest. Les exutoires sont à des altitudes relativement élevées et les superficies drainées des bassins sont plus faibles que la moyenne. Le modèle proposer pour caractériser l’étiage sur ce secteur ne tient plus compte de la géologie. Seule la précipitation moyenne interannuelle permet d’estimer le débit spécifique de l’étiage médian. En zone humide (PMA > 1800 mm/an), l’influence de la pluie devient prépondérante par rapport à l’influence des péridotites.
37.800587.0 −⋅= PMADCEmedian (l/s/km²)
L’ajustement du modèle donne un coefficient de détermination R² = 0.67 pour 27
stations calées. L’erreur type de l’estimateur pour cette relation est évaluée à 0.98 l/s/km².
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Côte est (Graphique 28) : Deux tendances très nettes se distinguent. En effet, il apparaît que pour un même cumul annuel de pluie, les débits observés sont très différents. Aucun critère quantitatif ne permet pour l’instant de justifier cette observation.
y = 0.0025x - 1.88R2 = 0.69
y = 0.00300xR2 = 0.51
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
10.0
1500 1700 1900 2100 2300 2500 2700 2900 3100 3300 3500
Pluie moyenne annuelle (mm/an)
Déb
it sp
écifi
que
d'ét
iage
(l/s
/km
²)
Graphique 28 : Variabilité des étiages du secteur est en région humide
Plusieurs hypothèses sont possibles :
o phénomène d’inféroflux à prendre en compte sur certains bassins de l’est du fait d’une altérabilité différenciée suivant la géologie rencontrée et/ou la géomorphologie (altitude, pente).
o contribution de nappes fracturées profondes et très actives dans le soutien aux étiages.
Dans tous les cas, le secteur est n’est pas un secteur déficitaire en eau en saison
sèche (1 station en dessous de 2.5 l/s/km², la Karangue sur la commune de Thio), aussi la priorité donnée dans l’explication de la variabilité des étiages sur ce secteur n’est pas aussi forte que celle accordée au secteur ouest. On retiendra que pour une pluviométrie supérieure à 1.8 m/an, les étiages à l’est sont égaux ou supérieurs aux étiages de l’ouest et peuvent être estimés à l’aide d’ajustements linéaires donnant des DCE médians favorables à très favorables. Limite haute :
PMADCEmedian .00299.0= L’ajustement du modèle donne un coefficient de détermination R² = 0.51 pour 13
stations calées. L’erreur type de l’estimateur pour cette relation est évaluée à 0.70 l/s/km².
Limite basse :
88.1.00247.0 −= PMADCEmedian
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L’ajustement du modèle donne un coefficient de détermination R² = 0.69 pour 19 stations calées L’erreur type de l’estimateur pour cette relation est évaluée à 0.72 l/s/km². La figure suivante (Figure 5) représente la répartition géographique des bassins de secteur humide de la côte est selon que la tendance observée par rapport à la pluie est forte (limite haute : en bleu) ou faible (limite basse : en rouge).
Figure 5 : Répartition géographique des bassins de la côte est aux tendances forte et faible On observe que la majorité des bassins du secteur est suivent le modèle proposé pour la limite basse.
les bassins où les étiages sont les plus humides reposent en majorité sur du socle polymétamorphique indifférencié (unité de la Boghen) pour une altitude moyenne des exutoires de l’ordre de 160m. Ici se retrouvent les bassins de la Tiwaka et de la Néaoua.
les bassins les plus secs de la côte est reposent sur des grès volcanoclastique dans les secteurs de Thio et de Ponerihouen, et sur des schistes silto-gréseux au nord de Touho (entre Poindimié et Hienghene). Notons que l’altitude moyenne des exutoires de ces bassins se trouve plus bas, à 90m.
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L’ensemble de ces modèles peut être synthétisés dans le tableau suivant (Tableau 10) où sont retranscrits leurs conditions d’application.
1 [25-100] <1800 0.00456*PMA+0.0582*Peri-5.93 0.82 +/- 1.06
2 [0-25] <1800 0.00085*PMA+0.0360*Peri-0.87 0.56 +/- 0.28
3 (Ouest) [0-100] >1800 0.00587*PMA - 8.37 0.67 +/- 0.98
[0-100] >1800 0.00247*PMA-1.88 (limite basse) 0.69 +/- 0.72
[0-100] >1800 0.00299*PMA (limite haute) 0.51 +/- 0.70
Peri (%) PMA (mm/an) DCE (l/s/km²) Erreur standard (l/s/km²)R²Région
4 (Est)
Sect
eur s
ecSe
cteu
r hum
ide
Tableau 10 : Synthèse des modèles retenus pour les bassins > 5km², hors secteur sud
Ces « modèles régionaux » rejoignent bien la régionalisation proposée dans la partie « IV-2-1 Classification ascendante hiérarchique des stations limnimétriques ».
La Carte 2 présente de façon synthétique la répartition des principaux bassins versants suivant les critères climatologique et géologique mis en évidence par les modèles précédents. La côte ouest présente les facteurs les plus défavorables au soutien du débit d’étiage. Les massifs péridotitiques se concentrent essentiellement dans le sud, et sur la côte est, entre Canala et Houailou. A l’ouest les massifs sont disparates, ils se concentrent principalement sur les secteurs de Moindah, Népoui et Voh. Sur ce secteur, les péridotites permettent de distinguer les étiages médians sévères des étiages médians favorables à très favorables. D’après l’étude hydrogéologique de 1967 menée par le Bureau des Recherches Géologiques et Minières (BRGM), les latérites forment rarement des nappes pérennes. « La bonne perméabilité des latérites et leurs caractéristiques de gisements, topographiquement élevés, font que les conditions de présence d’une nappe stable sont rarement réunies. Seuls quelques rares plateaux peu pentés et suffisamment vastes doivent pouvoir contenir une nappe pérenne située dans l’horizon latéritique. L’abondance et la fréquence des précipitations sur les massifs de roches ultrabasiques permettent cependant la formation de nappes semi-permanentes […]. Ces nappes qui favorisent un étalement du ruissellement expliquent la pérennité des cours d’eau situés dans ces massifs. »5
Ainsi, les latérites seraient des réservoirs superficiels de grande perméabilité et de faible extension fortement dépendants de leur réalimentation (pluie) et de la topographie. La présence de massifs latéritiques à la surface d’un bassin n’est donc pas une condition suffisante à un soutien efficace de l’étiage. Il faut que ces derniers soit suffisamment vastes, peu pentés et suffisamment arrosés en saison hivernale pour assurer une réalimentation continue du cours d’eau en étiage.
On note que les bassins du secteur est suivent deux tendances dont les causes n’ont pas encore trouvé d’explication précise. On peut envisager qu’il existe d’autres niveaux latéritiques importants en dehors de ceux cartographiés sur les massifs de péridotites. Notre modèle qui ne s’appuie que sur les niveaux altérés associés à cette formation géologique atteint ici ses limites. L’écart entre les bassins de la Tiwaka (limite haute) et de la Tipindje (limite faible) pourrait s’expliquer par la zone latéritique de grande extension non péridotitique du plateau de Tango. Ce qui sous-entendrait que les bassins les plus arrosés de Nouvelle-Calédonie subissent également l’influence de la géologie.
5 Extrait de l’« Etude hydrogéologique de la côte ouest de la Nouvelle-Calédonie », BRGM, Espirat J.J., 1967
Rapport Technique 60 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Enfin, il est possible qu’en dessous de l’horizon latéritique se trouve un horizon fracturé pouvant atteindre plusieurs dizaines de mètres d’épaisseur avant d’atteindre la roche saine. Si ces aquifères fracturés existent, leur extension et leur coefficient d’emmagasinement sont probablement plus importants que le niveau aquifère des latérites superficielles.
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Note technique 62
Carte 2 : Situation des bassins versants par rappor t aux facteurs géologique et climatique
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
IV-2-4 Discussion
Les modèles sont satisfaisants pour les bassins supérieurs à 5 km², en dehors des bassins du sud. Ces modèles permettent seulement de faire des estimations qui rendent compte d’une valeur moyenne. Il faudra donc éviter de considérer les résultats fournis par ces modèles comme une fin, mais plutôt comme un moyen, qui accompagné de mesures « in situ » représentatives, peuvent permettre d’apporter un point de vue objectif sur le potentiel quantitatif de la ressource. Cette démarche a justifié la mise à l’écart de certains grands bassins de la Grande Terre tels que la Ouenghi au pont de la RT1 ou encore la Boghen à la cote 6. Privilégiant la description d’une tendance nous avons dû écarter quelques bassins atypiques inexplicables par la moyenne (à peine 10% de l’échantillon des 128 stations). L’influence des plaines alluviales non prise en compte par les modèles peut trouver ici une explication. La représentation des résidus montre que les modèles tenant compte de la pluviométrie et de la géologie sont relativement fiables avec des résidus rarement supérieurs à 1 l/s/km². Cette carte confirme l’erreur standard évaluée dans le tableau de synthèse (Tableau 10).
Figure 6 : Spatialisation des résidus des 113 stations retenues pour le calage
Les résidus les plus importants se retrouvent sur les bassins de petites superficies et
principalement sur la côte est. Ils confirment le manque de représentativité des variables descriptives élaborées pour des unités plus petites. Par ailleurs l’enjeu pour la ressource en eau est moindre sur la côte est, compte tenu des valeurs de débits d’étiage relativement importantes induites par des précipitations abondantes, supérieures à 1800 mm/an. Les valeurs fournies par les modèles tendent à sous estimer les observations sur ce secteur.
Sur le secteur ouest 3 grands bassins ont des résidus supérieurs à 1l/s/km² (Poya,
Ouenghi et Tontouta). Mais dans le détail on constate que ces résidus ne sont pas
Rapport Technique 63 Janvier 2008
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supérieurs à 1.5l/s/km². L’erreur induite par les modèles est donc tolérable. Dans le cas du bassin de la Ouenghi le modèle sous estime le débit observé. En ayant considéré l’influence des alluvions sur ce bassin il est possible que l’estimation eût été meilleure.
Par ailleurs, les faibles résidus évalués sur la côte ouest permettent de penser que
l’influence des péridotites en secteur sec sur le régime d’étiage est convenablement modélisée.
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V- Synthèse On retiendra en particulier que les étiages d’une année donnée suivent globalement la même tendance (sec ou humide) sur l’ensemble de la Nouvelle-Calédonie. Le contraste le plus important s’observe suivant un axe nord/sud. Les précipitations de la saison humide (de janvier à avril) et de la saison sèche (d’octobre à décembre) ont peu d’influence sur l’étiage de l’année en cours. Ce sont les précipitations hivernales (de juillet à octobre) qui conditionnent plutôt la sévérité de l’étiage de la saison sèche à venir. La variabilité spatiale des régimes d’étiage s’explique principalement par la climatologie et la géologie. Les étiages les plus sévères s’observent sur les régions où les précipitations sont les plus faibles et où les péridotites sont en proportion réduite. Ce résultat explique en partie les débits d’étiage médians particulièrement faibles du secteur nord-ouest. Le soutien des étiages par les massifs péridotitiques a ainsi été démontré de façon statistique. Des modèles ont été élaborés et permettent une évaluation relativement fiable des DCE en fonction de la géographie, des précipitations et de la géologie. La présence de latérites à la surface d’un bassin versant ne saurait garantir à elle seule un soutien durable des rivières en période de basses eaux. Les latérites correspondent plus à des réservoirs superficiels qui favorisent l’étalement du ruissellement. Ces massifs doivent donc avoir une extension suffisante ou être particulièrement arrosés pour soutenir convenablement les rivières en étiage.
A l’heure actuelle seules les latérites des massifs péridotitiques ont été clairement cartographiées et exploitées par notre modèle. Or il existe d’autres zones d’altération remarquable. Il serait intéressant à l’avenir de les cartographier à leur tour car elles peuvent aussi correspondre à des aquifères potentiellement importants. Cela pourrait peut-être permettre d’améliorer la représentation des modèles existants.
L’implantation de piézomètres, équipés d’appareils enregistreurs, à des profondeurs
représentatives des différents niveaux d’altération des massifs de péridotites et des zones altérées remarquables pourrait aider à une meilleure compréhension des aquifères des milieux altérés. De même, la mise en place d’un réseau de mesure piézométrique devrait permettre de s’affranchir du phénomène d’inféroflux et estimer convenablement en continu l’ensemble de la ressource en eau disponible dans les plaines alluviales des rivières de la côte ouest. Cette étude n’a toutefois pas réussi à identifier toutes les raisons de la variabilité de l’étiage notamment sur le secteur sud du fait de la géologie particulière qui favorise des écoulements « pseudo-karstiques » complexes. En outre, les indicateurs représentatifs de l’étiage ont été élaborés à des échelles telles que les bassins inférieurs à 5 km² n’ont pas pu être correctement modélisés. Sur ces petites unités seules les mesures « in-situ » peuvent permettre d’estimer la ressource.
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Glossaire Alluvions : dépôt de sédiments charriés par les eaux d’une rivière ou d’un fleuve. L’échelle de taille des alluvions varie du millimètre au mètre. Le charriage des alluvions produit les plaines alluviales dont la très bonne perméabilité favorise généralement l’apparition de nappes d’eau souterraine libre, encore appelées nappes alluviales. Année sèche : année caractérisée par des précipitations et des écoulements inférieurs à la normale (opposé : année humide). Bassin versant (BV) : un bassin versant ou bassin hydrographique est une portion de territoire délimitée par des lignes de crête, dont les eaux alimentent un exutoire commun : une rivière ou un lac. Débit Caractéristique d’Etiage de période de retour T (DCE(T)) : le Débit Caractéristique d’Etiage (DCE ou DC355) correspond au débit moyen journalier dépassé 355 jours par an ou encore à la valeur maximale des 10 jours consécutifs présentant les débits les plus faibles de l’année. Le DCE(2) correspond à l’étiage de période de retour 2ans, encore appelé DCE moyen ou DCE médian. Si pour une année donnée le DCE observé est supérieur au DCE(2) alors l’étiage de l’année considérée est humide (DCEH), s’il est inférieur au DCE(2) alors l’étiage est considéré comme sec (DCES). De façon générale le DCE(T) correspond au DCE de période de retour T évalué en année sèche ou en année humide. Décrue : décroissance du débit en régime influencé par une alimentation synchrone du réservoir. Les apports à l'aquifère sont inférieurs au débit mais non nuls. A distinguer du tarissement. Elle est figurée par la courbe de décrue. ENSO (El Niño Southern Oscillation) : Terme générique qui désigne les variations climatiques connues sous le nom d’Oscillation Australe et dont l’origine est le mouvement des eaux chaudes dans la bande équatoriale du Pacifique Ouest. Etiage6 : Niveau annuel le plus bas atteint par un cours d'eau, en un point donné. Aussi utilisé, abusivement, dans le sens de "basses eaux". Exutoire : issue par laquelle s'écoule, de façon gravitaire, les eaux d'un cours d'eau, d'un lac, d'une nappe souterraine. Hydrogramme : Représentation graphique de la chronologie des débits instantanés ou journaliers d’un cours d’eau Inféroflux : écoulement à travers les alluvions du lit d'un cours d'eau ; cet écoulement peut exister même si le lit du cours d'eau est à sec Jaugeage : Ensemble des opérations, des mesures et des calculs destinés à déterminer le débit d'un cours d'eau, d'un canal, d'une conduite, d'une source en un point donné. Sur un cours d'eau, ce point est appelé "station de jaugeage". Limnimétrie : mesures périodiques des variations du niveau des eaux. Nappe d'eau souterraine : ensemble des eaux comprises dans la zone saturée d'un aquifère, dont toutes les particules sont en liaison hydraulique.
6 Dictionnaire français d'Hydrologie de Surface (M.F. Roche, 1986)
Rapport Technique 66 Janvier 2008
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Nappe libre : une nappe libre est une nappe d’eau souterraine dont la surface est à la pression atmosphérique. Un aquifère libre comporte une surface libre au-dessus de laquelle se trouve une zone saturée : le niveau de l’eau dans un puits ou un forage est en dessous de la limite de l’aquifère. ces nappes sont souvent appelées communément nappes phréatiques, terme qui désigne les nappes peu profondes atteintes par les puits, qui ne sont pas nécessairement libres. Nappe perchée : nappe libre, permanente ou temporaire, formée au dessus d'une zone non saturée, dans un aquifère perché et étagée au dessus d'une nappe libre d'extension plus générale. Péridotites : roche essentiellement formée de péridots, minéraux dont le représentant commun est l'oxygène, silicate de fer et de magnésium. La péridotite est principalement composée d'olivine (qui lui donne sa couleur verte représentative), de pyroxène (minéraux noirs) et de l'amphibole (le blanc autour du vert). La péridotite est issue d'un refroidissement lent du magma. La péridotite peut devenir de la serpentinite, sous l'effet de la chaleur et d'une hydratation, c'est le métamorphisme hydrothermal. La péridotite peut devenir de l'éclogite sous l'effet d'un métamorphisme de haute pression. Les péridotites ont une structure grenue. Elles sont le principal constituant du manteau terrestre. Perméabilité : aptitude d'un milieu à se laisser traverser par un fluide sous l'effet d'un gradient de potentiel. Elle s'exprime quantitativement par la perméabilité intrinsèque et pour l'eau, par le coefficient de perméabilité (de Darcy) ou perméabilité pris en abrégé dans ce sens qualitatif. Régime d'un cours d'eau : ensemble des conditions qui caractérisent les variations d'écoulement d'un cours d'eau; le régime du cours d'eau est lié au régime climatique et à la structure géologique de son bassin versant. On parle également de régime hydrologique. Tarissement : décroissance du débit d'une source en régime non influencé, liée à la baisse des niveaux et à la diminution de réserve en période sans alimentation du réservoir, ou décroissance de l'écoulement souterrain d'un cours d'eau, dans les mêmes conditions. Elle est figurée par la courbe de tarissement.
Rapport Technique 67 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Bibliographie Caudmont, S., Maitrepierre, L., 2006, Atlas climatique de la Nouvelle-Calédonie, Météo France, 129 p. Doitteau, C., 1994, Interprétation de la campagne de mesures de débits d’étiages 1993, Hydrex, 26 p. Doitteau, C., 1997, Interprétation des campagnes de mesures de débits d’étiages 1992-1993-1994, Hydrex, 49 p. Espirat, J.J., 1967, Etude hydrogéologique de la côte ouest de la Nouvelle-Calédonie, BRGM, 163 p. Lubès, H., Masson, JM., Raous, P., Tapiau, M., 1994, Manuel de référence du logiciel de calculs statistiques et d’analyse fréquentielle adapté à l’évaluation du risque en hydrologie, ORSTOM Moniod, F., Mlatac, N., 1968, Régimes hydrologiques de la Nouvelle-Calédonie Tome 1, ORSTOM, 145 p. Moniod, F., Mlatac, N., 1968, Régimes hydrologiques de la Nouvelle-Calédonie Tome 2, ORSTOM, 295 p. Perchat, C., 2003, Traitement et valorisation des données pluviométriques de la Nouvelle-Calédonie, DAVAR, 45p.
Rapport Technique 68 Janvier 2008
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ANNEXES
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ANNEXE 1 ANNEXE 1-1 : Tableau des stations hydrométriques ANNEXE 1-2 : Tableau des stations de jaugeage
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Annexe 1-1 : Tableau des stations hydrométriques
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Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Annexe 1-2 : Tableau des stations de jaugeage
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Rapport Technique 80 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
ANNEXE 2 ANNEXE 2-1 : Ajustements statistiques des DCE aux stations hydrométriques ANNEXE 2-2 : Ajustements aux hydrogrammes de tarissement d’un modèle de tarissement à 1 réservoir ANNEXE 2-3 : Méthodologie employée dans l’évaluation des bilans d’écoulement
Rapport Technique 81 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Annexe 2-1 : Ajustements statistiques des DCE aux stations hydrométriques La Coulée
10Etiage Humide (T ans) Médiane Etiage Sec (T ans)
100 10
2.7 1.6
50.409
5 2 100.119 0.0720.147
3.49.4 7.70.220
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Paramètres
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14.50.337
Loi
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υ = -1.513Gd =Log Normale
0.481σ=0.097 0.192
0.010
0.100
1.000
-1 0 1 2 3 4 5
u (variable de Gumbel)
Q (m
3/s)
ObsAjust. Log Normale
0.000
0.100
0.200
0.300
0.400
0.500
0.600
-1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
u (variable de Gumbel)
Q (m
3/s)
Obs
Ajust. Gumbel
Rapport Technique 82 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Diahot Bondé
υ = -0.402Gd =Log Normale
0.413σ=0.234 0.592Paramètres
Q m³/sQ spé l/s/km²
GumbelPO =
5.80.943
Loi
1.6701.63.9 3.3
0.6692.3 1.4 0.9
51.119
5 2 100.394 0.2560.473
10Etiage Humide (T ans) Médiane Etiage Sec (T ans)
100 10 0
0.100
1.000
-1 0 1 2 3 4 5u (v ariable de Gumbe l)
Q (m
3/s)
ObsAjust. Log Normale
0.000
0.200
0.400
0.600
0.800
1.000
1.200
1.400
1.600
1.800
-1 0 1 2 3 4 5
u (v ariable de Gumbe l)
Q (m
3/s)
Obs
Ajust. Gumbe l
Rapport Technique 83 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Dumbéa Nord
υ = -1.509Gd =Log Normale
0.310σ=0.075 0.206Paramètres
Q m³/sQ spé l/s/km²
GumbelPO =
17.00.318
Loi
0.5495.311.5 9.8
0.2216.8 4.6 3.3
50.374
5 2 100.149 0.1070.170
10Etiage Humide (T ans) Médiane Etiage Sec (T ans)
100 10 0
0.1
1.0
-1.5 -0.5 0.5 1.5 2.5 3.5 4.5u (variable de Gumbel)
Q (m
3/s)
ObsAjust. Log Normale
0.1
0.2
0.2
0.3
0.3
0.4
0.4
0.5
0.5
0.6
-1.5 -0.5 0.5 1.5 2.5 3.5 4.5
u (variable de Gumbel)
Q (m
3/s)
Obs
Ajust. Gumbel
Rapport Technique 84 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Couvelée
υ = -1.690Gd =Log Normale
0.369σ=0.058 0.164Paramètres
Q m³/sQ spé l/s/km²
GumbelPO =
10.70.251
Loi
0.4303.47.4 6.3
0.1854.6 2.9 2.0
50.294
5 2 100.115 0.0780.135
10Etiage Humide (T ans) Médiane Etiage Sec (T ans)
100 10 0
0.0
0.1
1.0
-1.5 -0.5 0.5 1.5 2.5 3.5u (variable de Gumbel)
Q (m
3/s)
ObsAjust. Log Normale
0.0
0.1
0.1
0.2
0.2
0.3
0.3
0.4
0.4
0.5
-1.5 -0.5 0.5 1.5 2.5 3.5 4.5
u (variable de Gumbel)
Q (m
3/s)
Obs
Ajust. Gumbel
Rapport Technique 85 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Houaïlou
υ = 0.116Gd =Log Normale
0.488σ=0.480 0.984Paramètres
Q m³/sQ spé l/s/km²
GumbelPO =
11.91.705
Loi
3.1932.87.7 6.3
1.1234.2 2.2 1.3
52.065
5 2 100.601 0.3610.745
10Etia
0ge Humide (T ans) Médiane Etiage Sec (T ans)
100 10
0.100
1.000
10.000
-1 0 1 2 3 4 5
u (variable de Gumbel)
Q (m
3/s)
ObsAjust. Log Normale
0.000
0.500
1.000
1.500
2.000
2.500
3.000
3.500
-1 0 1 2 3 4 5
u (variable de Gumbel)
Q (m
3/s)
Obs
Ajust. Gumbel
Rapport Technique 86 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
La Foa
υ = -1.598Gd =Log Normale
0.755σ=0.149 0.176Paramètres
Q m³/sQ spé l/s/km²
GumbelPO =
7.40.400
Loi
0.1070.94.4 3.4
0.2021.7
0.8610.7 0.3
50.511
5 2 100.077 0.035
10Etiage Humide (T ans) Médiane Etiage Sec (T ans)
100 10 0
0.010
0.100
1.000
-1 0 1 2 3 4 5
u (variable de Gumbel)
Q (m
3/s)
ObsAjust. Log Normale
0.000
0.100
0.200
0.300
0.400
0.500
0.600
0.700
0.800
0.900
-1 0 1 2 3 4
u (variable de Gumbel)
Q (m
3/s)
ObsAjust. Gumbe l
Rapport Technique 87 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Boghen
υ = -1.090Gd =Log Normale
0.514σ=0.151 0.296Paramètres
Q m³/sQ spé l/s/km²
GumbelPO =
8.80.522
Loi
0.2181.95.6 4.6
0.3363.0
0.9901.5 0.9
50.635
5 2 100.174 0.102
10Etiage Humide (T ans) Médiane Etiage Sec (T ans)
100 10 0
0.100
1.000
-1 0 1 2 3 4 5
u (variable de Gumbel)
Q (m
3/s)
ObsAjust. Log Normale
0.000
0.200
0.400
0.600
0.800
1.000
1.200
-1 0 1 2 3 4 5
u (variable de Gumbel)
Q (m
3/s)
Obs
Ajust. Gumbe l
Rapport Technique 88 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Nimbaye
10Etiage Humide (T ans) Médiane Etiage Sec (T ans)
100 10
1.2 0.6
51.613
5 2 100.338 0.1830.438
1.55.6 4.40.719
2.5
Paramètres
Q m³/sQ spé l/s/km²
GumbelPO =
9.31.276
Loi
2.6670
υ = -0.330Gd =Log Normale
0.589σ=0.449 0.603
0.1
1.0
10.0
-1 0 1 2 3 4u (variable de Gumbel)
Q (m
3/s)
Obs
Ajust. Log Normale
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
-1 0 1 2 3 4
u (variable de Gumbel)
Q (m
3/s)
Obs
Ajust. Gumbel
Rapport Technique 89 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Ouaième
υ = 0.599Gd =Log Normale
0.397σ=0.719 1.571Paramètres
Q m³/sQ spé l/s/km²
GumbelPO =
14.82.650
Loi
4.8784.09.7 8.1
1.8205.5 3.3 2.2
53.189
5 2 101.095 0.7241.304
10Etiage Humide (T ans) Médiane Etiage Sec (T ans)
100 10 0
0.100
1.000
10.000
-1 0 1 2 3 4u (variable de Gumbel)
Q (m
3/s)
ObsAjust. Log Normale
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
-1 0 1 2 3 4
u (variable de Gumbel)
Q (m
3/s)
Obs
Ajust. Gumbel
Rapport Technique 90 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Ouenghi
υ = 0.231Gd =Log Normale
0.345σ=0.410 1.107Paramètres
Q m³/sQ spé l/s/km²
GumbelPO =
14.11.722
Loi
2.9944.49.6 8.1
1.2605.9 3.8 2.7
52.030
5 2 100.809 0.5640.942
10Etiage Humide (T ans) Médiane Etiage Sec (T ans)
100 10 0
0.100
1.000
10.000
-1 0 1 2 3 4 5
u (variable de Gumbel)
Q (m
3/s)
ObsAjust. Log Normale
0.000
0.500
1.000
1.500
2.000
2.500
3.000
3.500
4.000
-1 0 1 2 3 4
u (v ariable de Gumbe l)
Q (m
3/s)
5
ObsAjust. Gumbe l
Rapport Technique 91 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Pouembout
σ= 0.706Loi Gumbel Log Normale
Paramètres Gd = 0.148 PO = 0.185 υ = -1.543
0.041Q spé l/s/km² 4.9 2.9 2.3 1.2 0.7 0.5 0.2
5 10 100Q m³/s 0.865 0.518 0.407 0.214 0.118 0.086
100 10 5 2Etiage Humide (T ans) Médiane Etiage Sec (T ans)
0.010
0.100
1.000
-1 0 1 2 3 4 5
u (variable de Gumbel)
Q (m
3/s)
ObsAjust. Log Normale
0.000
0.100
0.200
0.300
0.400
0.500
0.600
0.700
0.800
0.900
1.000
-1 0 1 2 3 4 5
u (variable de Gumbel)
Q (m
3/s)
Obs
Ajust. Gumbe l
Rapport Technique 92 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Papainda
10Etiage Humide (T ans) Médiane Etiage Sec (T ans)
100 10
1.7 1.1
50.042
5 2 100.015 0.0100.018
2.04.6 3.90.025
2.8
Paramètres
Q m³/sQ spé l/s/km²
GumbelPO =
6.70.035
Loi
0.0620
υ = -3.672Gd =Log Normale
0.389σ=0.0085 0.0226
0.010
0.100
-1 0 1 2 3 4 5u (v ariable de Gumbe l)
Q (m
3/s)
Obs
Ajust. Log Normale
0.000
0.010
0.020
0.030
0.040
0.050
0.060
-1 0 1 2 3 4 5
u (variable de Gumbel)
Q (m
3/s)
Obs
Ajust. Gumbe l
Rapport Technique 93 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Tchamba
υ = -0.963Gd =Log Normale
0.427σ=0.149 0.333Paramètres
Q m³/sQ spé l/s/km²
GumbelPO =
14.20.557
Loi
1.0203.79.3 7.7
0.3825.3 3.1 2.0
50.669
5 2 100.221 0.1410.267
10Etiage Humide (T ans) Médiane Etiage Sec (T ans)
100 10 0
0.100
1.000
-1 0 1 2 3 4 5
u (variable de Gumbel)
Q (m
3/s)
ObsAjust. Log Normale
0.000
0.200
0.400
0.600
0.800
1.000
1.200
-1 0 1 2 3 4
u (variable de Gumbel)
Q (m
3/s)
5
Obs
Ajust. Gumbe l
Rapport Technique 94 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Faténaoué
10Etiage Humide (T ans) Médiane Etiage Sec (T ans)
100 10
0.2 0.1
50.214
5 2 100.020 0.0070.031
0.31.9 1.50.069
0.6
Paramètres
Q m³/sQ spé l/s/km²
GumbelPO =
3.30.163
Loi
0.3720
υ = -2.674Gd =Log Normale
0.960σ=0.067 0.062 Note : Les DCE des étiages 93 et 94 évalués respectivement à 2 et 1 l/s ont été retirés de l’échantillon (les enregistrements limnigraphiques sont considérés douteux et les jaugeages sont trop insuffisants)
0.001
0.010
0.100
1.000
-1 0 1 2 3 4 5
u (variable de Gumbel)
Q (m
3/s)
ObsAjust. Log Normale
0.000
0.050
0.100
0.150
0.200
0.250
0.300
0.350
0.400
0.450
-1 0 1 2 3 4 5
u (variable de Gumbel)
Q (m
3/s)
Obs
Ajust. Gumbe l
Rapport Technique 95 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Thio
υ = 0.359Gd =Log Normale
0.429σ=0.589 1.238Paramètres
Q m³/sQ spé l/s/km²
GumbelPO =
11.52.121
Loi
3.9472.97.5 6.2
1.4324.2 2.4 1.5
52.563
5 2 100.826 0.5280.998
10Etiage Humide (T ans) Médiane Etiage Sec (T ans)
100 10 0
0.1
1.0
10.0
-1 0 1 2 3 4u (variable de Gumbel)
Q (m
3/s)
ObsAjust. Log Normale
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
-1 0 1 2 3 4
u (variable de Gumbel)
Q (m
3/s)
ObsAjust. Gumbe l
Rapport Technique 96 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Tipindje
υ = -0.501Gd =Log Normale
0.489σ=0.297 0.518Paramètres
Q m³/sQ spé l/s/km²
GumbelPO =
7.40.963
Loi
1.8831.64.7 3.8
0.6062.4 1.3 0.8
51.186
5 2 100.324 0.1940.402
10Etiage Humide (T ans) Médiane Etiage Sec (T ans)
100 10 0
0.1
1.0
-0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4
u (variable de Gumbel)
Q (m
3/s)
ObsAjust. Log Normale
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
-1 0 1 2 3 4 5
u (variable de Gumbel)
Q (m
3/s)
Obs
Ajust. Gumbel
Rapport Technique 97 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Tiwaka
10Etiage Humide (T ans) Médiane Etiage Sec (T ans)
100 10
3.3 2.0
52.995
5 2 100.867 0.5161.078
4.111.5 9.51.637
6.3
Paramètres
Q m³/sQ spé l/s/km²
GumbelPO =
17.72.479
Loi
4.6100
υ = 0.493Gd =Log Normale
0.496σ=0.687 1.448
0.1
1.0
10.0
-1 0 1 2 3 4u (variable de Gumbel)
Q (m
3/s)
ObsAjust. Log Normale
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
-1 0 1 2 3 4 5
u (variable de Gumbel)
Q (m
3/s)
Obs
Ajust. Gumbel
Rapport Technique 98 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Tontouta
σ= 0.318Loi Gumbel Log Normale
Paramètres Gd = 0.746 PO = 2.341 υ = 0.967
1.256Q spé l/s/km² 15.0 10.4 9.0 6.8 5.2 4.5 3.3
5 10 100Q m³/s 5.774 4.021 3.461 2.629 2.012 1.750
100 10 5 2Etiage Humide (T ans) Médiane Etiage Sec (T ans)
1.000
10.000
-1 0 1 2 3 4 5
u (variable de Gumbel)
Q (m
3/s)
ObsAjust. Log Normale
0.000
1.000
2.000
3.000
4.000
5.000
6.000
7.000
-1 0 1 2 3 4 5
u (variable de Gumbel)
Q (m
3/s)
Obs
Ajust. Gumbe l
Rapport Technique 99 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Rivière des Lacs
υ = -1.071Gd =Log Normale
0.654σ=0.226 0.294Paramètres
Q m³/sQ spé l/s/km²
GumbelPO =
19.40.634
Loi
1.3362.911.7 9.2
0.3435.0 2.1 1.1
50.804
5 2 100.148 0.0750.198
10Etiage Humide (T ans) Médiane Etiage Sec (T ans)
100 10 0
0.010
0.100
1.000
-1 0 1 2 3 4 5u (v ariable de Gumbe l)
Q (m
3/s)
ObsAjust. Log Normale
0.000
0.200
0.400
0.600
0.800
1.000
1.200
1.400
-1 0 1 2 3 4 5
u (variable de Gumbel)
Q (m
3/s)
Obs
Ajust. Gumbe l
Rapport Technique 100 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Rivière Bleue
υ = -1.393Gd =Log Normale
0.419σ=0.088 0.220Paramètres
Q m³/sQ spé l/s/km²
GumbelPO =
19.30.351
Loi
0.6245.412.9 10.8
0.2487.7 4.5 2.9
50.417
5 2 100.145 0.0940.174
10Etiage Humide (T ans) Médiane Etiage Sec (T ans)
100 10 0
0.010
0.100
1.000
-1 0 1 2 3 4 5u (v ariable de Gumbe l)
Q (m
3/s)
ObsAjust. Log Normale
0.000
0.100
0.200
0.300
0.400
0.500
0.600
-1 0 1 2 3 4 5
u (variable de Gumbel)
Q (m
3/s)
Obs
Ajust. Gumbe l
Rapport Technique 101 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Annexe 2-2 : Ajustements aux hydrogrammes de tarissement d’un modèle de tarissement à 1 réservoir La Coulée
0.000
0.100
0.200
0.300
0.400
0.500
0.600
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 10
Jours
Q (m
3/s)
0
1993 20002002 2004Ajusté
Diahot
0.000
0.200
0.400
0.600
0.800
1.000
1.200
0 10 20 30 40 50 60 7
Jours
Q (m
3/s)
0
1980 1988
2004 Ajusté
Rapport Technique 102 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Dumbéa Nord
0.100
0.150
0.200
0.250
0.300
0.350
0.400
0.450
0 10 20 30 40 50 60 7
Jours
Q (m
3/s)
0
1984 19861993 19942003 2005Ajusté
Couvelée
0.050
0.100
0.150
0.200
0.250
0.300
0.350
0.400
0.450
0.500
0 20 40 60 80 100 120 140
Jours
Q (m
3/s)
1979 1999
2002 Ajusté
Rapport Technique 103 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Houailou
0.000
0.500
1.000
1.500
2.000
2.500
3.000
0 20 40 60 80 100 120 140
Jours
Q (m
3/s)
1978 1980
1997 2002
Ajusté
La Foa
0.000
0.100
0.200
0.300
0.400
0.500
0.600
0.700
0.800
0 20 40 60 80 100
Jours
Q (m
3/s)
120
2002 2003
2004 Ajusté
Rapport Technique 104 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Boghen
0.000
0.100
0.200
0.300
0.400
0.500
0.600
0.700
0.800
0.900
1.000
0 20 40 60 80 100 120
Jours
Q (m
3/s)
1978 1984
2002 2003
Ajusté
Nimbaye
0.400
0.500
0.600
0.700
0.800
0.900
1.000
1.100
1.200
0 10 20 30 40 50 60 70
Jours
Q (m
3/s)
80
1979 19802004 2005Ajusté
Rapport Technique 105 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Ouaième
0.700
1.200
1.700
2.200
2.700
3.200
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Jours
Q (m
3/s)
1979 19861994 1997Ajusté
Ouenghi
0.500
0.700
0.900
1.100
1.300
1.500
1.700
1.900
2.100
2.300
2.500
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Jours
Q (m
3/s)
1993 2002
2004 Ajusté
Rapport Technique 106 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Pouembout
0.000
0.100
0.200
0.300
0.400
0.500
0.600
0.700
0 20 40 60 80 100 120 140 160
Jours
Q (m
3/s)
1997 20002003 2004Ajusté
Papainda
0.000
0.010
0.020
0.030
0.040
0.050
0.060
0 20 40 60 80 100 120
Jours
Q (m
3/s)
140
2001 2002
2004 Ajusté
Rapport Technique 107 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Tchamba
0.000
0.200
0.400
0.600
0.800
1.000
1.200
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
Jours
Q (m
3/s)
1975 19911997 2004
Ajusté
Faténaoué
0.000
0.050
0.100
0.150
0.200
0.250
0 20 40 60 80 100 120 140
Jours
Q (m
3/s)
1982 2003
2004 Ajusté
Rapport Technique 108 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Thio
0.500
0.700
0.900
1.100
1.300
1.500
1.700
1.900
2.100
2.300
2.500
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Jours
Q (m
3/s)
1982 20022003 2004Ajusté
Tipindje
0.000
0.100
0.200
0.300
0.400
0.500
0.600
0.700
0.800
0.900
1.000
0 20 40 60 80 100
Jours
Q (m
3/s)
120
2004 2002
1982 Ajusté
Rapport Technique 109 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Tiwaka
0.000
0.500
1.000
1.500
2.000
2.500
3.000
0 20 40 60 80 100 120 140
Jours
Q (m
3/s)
1986 19901991 19922004 Ajusté
Tontouta
1.000
1.500
2.000
2.500
3.000
3.500
4.000
4.500
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130
Jours
Q (m
3/s)
1984 2002
2004 2005
Ajusté
Rapport Technique 110 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Rivière des lacs
0.000
0.200
0.400
0.600
0.800
1.000
1.200
0 10 20 30 40 50 60
Jours
Q (m
3/s)
70
1974 19941997 20022003 Ajusté
Rivière bleue
0.000
0.100
0.200
0.300
0.400
0.500
0.600
0.700
0.800
0 10 20 30 40 50 60 70 8
Jours
Q (m
3/s)
0
1983 19902001 2004Ajusté
Rapport Technique 111 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Annexe 2-3 : Méthodologie employée dans l’évaluation des bilans d’écoulement 1- Série des débits Les séries de débits journaliers, mensuels et annuels ont été complétées sur la période du 01/11/1989 au 01/11/2006. Pour chacun des pas de temps, les débits des stations retenues ont été corrélés avec les débits de stations de proximité. Les lacunes ont pu être ainsi comblées via des relations de proportionnalité. Notons que les lacunes sur les séries des débits journaliers sont maximales sur la station de Tontouta avec 18% de valeurs manquantes. La moyenne pour les 5 stations donne un taux de lacunes à combler de 7%. Les relations de proportionnalité sont fiables compte tenu des très bonnes corrélations entre stations, on observe un R² moyen de 0.75. 2- Série des pluies
La méthode employée pour combler les séries de pluies journalières, mensuelles et annuelles est sensiblement la même que celle employée pour compléter les séries de débits.
Pour évaluer la lame d’eau précipitée sur chaque bassin versant en pondérant au
mieux les pluviomètres présents aux alentours nous avons cherché à retrouver les cumuls moyens interannuels, évalués sur la période 1991-2001 par la méthode Aurelhy, déjà calculés pour chaque bassin versant. 3- Coefficient d’écoulement trimestriel et annuel
La pluie trimestrielle du mois M est évaluée à partir de la moyenne des pluies mensuelles des mois M, M-1 et M-2. On fait ensuite la moyenne pour les mois M ainsi créés sur les années 1990-2006 pour obtenir la pluie moyenne trimestrielle. Même principe pour les débits. On en tire le coefficient d’écoulement moyen trimestriel.
Le coefficient d’écoulement annuel de l’année N est estimé à partir d’une moyenne interannuelle des pluies annuelles et des débits annuels estimés du 01/11/N-1 au 31/10/N.
Rapport Technique 112 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
ANNEXE 3 ANNEXE 3-1 : Exemple de l’évaluation du DCE médian sur la station de jaugeage de Karikouie cote 115 ANNEXE 3-2 : Critique qualitative et quantitative de l’échantillon des stations où le DCE médian est évalué ANNEXE 3-3 : Matrice synthétisant la qualité des ajustements linéaires utilisés dans pour l’évaluation des DCE médians ANNEXE 3-4 : Matrice des évaluations des DCE médians
Rapport Technique 113 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Annexe 3-1 : Exemple de l’évaluation du DCE médian sur la station de jaugeage de Karikouie cote 115 1- Localisation du site d’étude par rapport aux stations du réseau de l’ORE Plan de situation en Lambert au 1/200.000ème :
Les jaugeages de la station Karikouie cote 115 ont été menés durant la saison sèche
de l’année 1979. En tout, 11 jaugeages sont répertoriés dans la base de l’ORE. Le bassin versant associé à cette station a une superficie de 5 km² et se situe sur la commune de Païta entre les bassins de la Dumbéa et de la Tontouta.
2- Evaluation à partir de la station de référence 1 : Rivière Dumbea Nord
y = 0.1703xR2 = 0.8854
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
0.09
0.10
0.11
0.12
0.15 0.25 0.35 0.45 0.55 0.65 0.75Débit journalier de la Dumbéa Nord (m3/s)
Jaug
eage
de
la K
arik
ouie
(m3/
s)
Corrélation entre les jaugeages d’étiage de la Karikouie et des débits journaliers de la
Dumbea Nord
Rapport Technique 114 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Après analyse graphique, en repérant notamment les débits jaugés les plus faibles, nous avons supprimé les jaugeages à valeurs extrêmes et ceux dont les valeurs sortaient trop du nuage de point moyen (représenté ici en figuré orange). Les raisons de cette mise à l’écart sont expliquées plus bas.
Cet exemple montre qu’une tendance indéniable lie des stations de proximité en
période d’étiage, R²=0.89. On remarque par ailleurs que l’incertitude tend à augmenter lorsque les débits jaugés sont faibles, cette remarque est d’autant plus vrai que les bassins versants sont de petite taille (débit jaugé parfois de l’ordre du litre !). On constate par exemple que le débit minimum observé sur la station de Dumbéa Nord ne correspond pas au débit minimum jaugé sur la station de Karikouie. Il coule près de 50 l/s de plus dans la Dumbéa que le débit journalier minimum ajusté, lorsque le débit minimum de la Karikouie est jaugé. Les bassins versants de petites superficies sont souvent en altitude et subissent des précipitations ponctuelles qui peuvent expliquer un débit de base assez élevé tandis-que les grands bassins à des altitudes plus faibles (souvent le cas des stations, hydrométriques de l’ORE) continuent de subir un tarissement important. Ainsi il faut veiller à exploiter dans la mesure du possible des stations hydrométriques les plus semblables possibles, par la taille, la géologie, le contexte climatique, aux bassins dont on exploite les jaugeages.
Il est donc indispensable de vérifier que l’ajustement proposé est cohérent et que l’évaluation du DCE médian est fiable en utilisant une deuxième station de référence.
Le DCE médian de la station de Dumbéa Nord est de 0.24 m3/s. D’après l’ajustement
linéaire précédent, on estime que le DCE médian de la rivière Karikouie est de 0.042 m3/s.
3- Evaluation à partir de la station de référence 2 : Rivière Tontouta
En effectuant le même raisonnement avec la station de référence de la Tontouta, le graphique suivant a été obtenu.
y = 0.0165xR2 = 0.7104
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
0.09
2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00 5.50Débit journalier de la Tontouta (m3/s)
Jaug
eage
Kar
ikou
ie (m
3/s)
Figure : Corrélation entre les jaugeages d’étiage de la Karikouie et de la Dumbea Nord
En première observation on note, que l’ajustement linéaire est moins bon, les incertitudes sont plus importantes, R² = 0.71. Cela confirme l’idée que les ajustements sont d’autant meilleurs que les deux stations sont proches et les bassins semblables. Pour des bassins jaugés de petites tailles comme Karikouie cote 115, les fluctuations de débits liées à des précipitations ponctuelles se font d’autant plus ressentir que les bassins sont éloignés.
Par ailleurs, l’ajustement linéaire des jaugeages avec les débits journaliers de la
Tontouta fournit une évaluation du DCE médian de 0.043 m3/s.
Rapport Technique 115 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
L’erreur relative entre les deux stations de référence est inférieure à 10%. Un écart trop important entre les deux évaluations de débit permet de distinguer des incohérences liées à la qualité des jaugeages ou à la qualité des étalonnages de basses eaux aux stations de référence.
Une autre vérification peut-être faite en utilisant les jaugeages observés les plus faibles
de chaque année pour les comparer aux DCE des mêmes années de la station de référence, la plus proche possible à priori. On connaît ainsi la période de retour qu’a connu le secteur, et on voit où se situe l’estimation du DCE médian. On sait par exemple qu’en 1979 l’étiage subit par le secteur sud ouest de la Calédonie était un étiage sec compris entre 3 et 4 ans. Or le débit minimum jaugé sur la Karikouie cette année là était de 0.039 m3/s. Les relations régionales entre les périodes de retour des débits caractéristiques d’étiage donnent un rapport de l’ordre de 0.7 entre le DCE sec quinquennal et le DCE médian (cf. « III-1-1-3 Relation entre les étiages secs et humides de période de retour 5, 10 et 100 ans avec le DCE médian »). Or le rapport entre le jaugeage minimum de Karikouie de l’année 1979 (0.039 m3/s) et le DCE médian évalué sur cette même rivière grâce à la station de Dumbéa Nord (0.041 m3/s) donne 0.8. Ce qui semble confirmer la période de retour de 3 ans de l’étiage de 1979 et par la même l’estimation du DCE médian de la Karikouie.
On fait l’hypothèse par cette méthode que le débit jaugé s’approche du débit minimum
réel, ce qui n’est pas tellement faux compte tenu des faibles variations de débit par rapport au temps en saison sèche et des 11 jaugeages menés lors de cet étiage. D’où l’importance de la date du débit jaugé et du nombre de jaugeages menés par année en saison sèche.
Ainsi les jaugeages de l’étiage 1979 sur la Karikouie à la cote 115 peuvent être
considérés comme fiables et on retient la valeur du DCE fournie par la station de référence la plus fiable car la plus proche et la plus semblable, dans notre cas par la station de Dumbéa Nord.
Rapport Technique 116 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Annexe 3-2 : Critique qualitative et quantitative de l’échantillon des stations où le DCE médian est évalué 1- Stabilité des évaluations du DCE médian entre les stations prises comme référence
En tout 168 stations de jaugeages ponctuels de la base de données de l’ORE ont été exploitées.
Les graphiques qui suivent présentent les évaluations respectives des DCE médians en litre/seconde sur les stations de référence 1 et 2.
Compte tenu de l’incertitude estimée sur les jaugeages on considère que la qualité de l’évaluation est bonne lorsque l’écart entre les évaluations fournies par les deux stations de référence est inférieur ou de l’ordre de 30%.
Fiabilité des DCE médians compris entre 0 et 50 l/s :
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
DCE médian ref 1 (l/s)
DC
E m
édia
n re
f 2 (l
/s)
Temala cote 4
Fiabilité des DCE médians compris entre 50 et 500 l/s
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
DCE médian ref 1 (l/s)
DCE
méd
ian
ref 2
(l/s
)
Rapport Technique 117 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Fiabilité des DCE médians supérieurs à 500 l/s :
0
500
1000
1500
2000
2500
0 500 1000 1500 2000 2500
DCE médian ref 1 (l/s)
DCE
méd
ian
ref 2
(l/s
)
Reproductibilité de l’estimation du DCE médian des stations de jaugeage entre les 2 stations
prises comme référence
En première remarque, on note que la majorité des DCE estimés ont des valeurs inférieures à 500 l/s. Comme la valeur moyenne des superficies des bassins versants est de l’ordre de 50 km², il semble que des débits spécifiques de l’ordre de 10 l/s/km² représentent des valeurs extrêmes de l’échantillon.
En ce qui concerne la reproductibilité du DCE médian entre les stations de référence 1
et 2, il semble que les résultats soient satisfaisants puisque toutes les évaluations (à l’exception de la station de Témala cote 4, écart de 300% !) ont une incertitude globalement comprise dans le seuil de qualité fixée à 30%.
En ce qui concerne la station de Témala, l’incertitude relative est très importante sur
les évaluations de débit non spécifique. Le bassin a une superficie proche de 160 km². Ainsi lorsque l’on ramène les débits à la surface du bassin versant on trouve dans les deux cas un débit spécifique médian proche de 0. Les jaugeages ont été menés entre 2003 et 2005. Sur ces 3 années le débit nul a été observé. Les observations semblent confirmer ces évaluations. C’est la raison pour laquelle nous garderons cette station représentative du secteur nord ouest, secteur particulier où le lit mineur des bassins de plaine est souvent chargé en matériau détritique décimétrique (alluvions et colluvions) qui favorise le phénomène d’inféroflux. A l’issue de cette analyse, nous ne retiendrons que les valeurs de DCE évaluées grâce à la référence 1 compte tenu des faibles écarts observés entre les évaluations fournies par les deux stations prises comme référence. 2- Représentativité géographique de l’échantillon 2-1 Distribution des stations prises comme référence
Afin de vérifier que toutes les stations hydrométriques de l’ORE ont été exploitées de façon équivalente pour l’évaluation des DCE médians des stations de jaugeages ponctuels, nous avons représenté sur le graphique en barre suivant la fréquence d’utilisation des stations prises comme première référence.
Rapport Technique 118 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
Boghe
n
Boutan
a
Couvelée
Diahot B
ondé
Dumbéa no
rd
Faténa
oué
Houaïlo
u
La co
ulée
La Foa
Nimba
yes
Ouaièm
e
Oueng
hi
Papain
da
Rivière
Bleu
e
Rivière
des L
acs
Tcham
ba
Thio S
t Mich
el
Tipind
je
Tiwaka
Tontou
ta
Stations
Prop
ortio
n %
Distribution des classes d’utilisation des stations prises comme référence dans les
corrélations
Comme 20 stations hydrométriques ont été utilisées pour les évaluations des DCE, nous avons représenté en trait discontinu rouge la limite moyenne de 5% qui correspondrait à une utilisation équivalente de l’ensemble des stations.
En fait, il ressort que seule la station de la Pouembout à Boutana dépasse les 10%. Cela s’explique en partie par la meilleure représentativité des débits de basses eaux de cette station par rapport aux deux stations du même secteur que sont Papainda et Faténaoué. Le secteur nord-ouest possède en outre peu de stations « anciennes ». 2-2 Distribution des classes de surface des bassins versants de l’échantillon
Les classes des surfaces sont assez homogènes. Les surfaces des bassins versants en Nouvelle-Calédonie ne sont jamais très importantes. La surface maximale estimée de l’échantillon est de 490 km² pour le bassin de la Iouanga.
0
5
10
15
20
25
30
]0-2.5[ [2.5-5[ [5-10[ [10-40[ [40-100[ [100-+[
Classes de surface en Km²
Prop
ortio
n de
cla
sse
%
Distribution des classes de surfaces des bassins versants jaugés
Rapport Technique 119 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Les 6 classes choisies permettent de visualiser rapidement la distribution des surfaces de bassins de notre échantillon :
22% ont une superficie inférieure à 5 km² 39% ont une superficie comprise entre 5 et 40 km² 39% ont une superficie supérieure à 40 km².
Les bassins compris entre 5 et 40 km² caractérisent plutôt les bassins d’altitude et de
piémont, tandis que les bassins dont la surface dépasse 40 km² sont généralement des bassins dont l’altitude des exutoires est plus faible.
Ce résultat est confirmé par le graphique donnant l’altitude de l’exutoire en fonction de
la surface du bassin versant. Il apparaît que pour des bassins supérieurs à 50 km² l’exutoire du bassin versant se retrouve majoritairement à une altitude inférieure à 50m.
y = 81.503e-0.0066x
R2 = 0.2823
0
100
200
300
400
500
600
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
Surface bassin versant (Km²)
Altit
ude
exut
oire
bas
sin
vers
ant
(m)
Variabilité de l’altitude de l’exutoire avec la surface du bassin versant
2-3 Distribution des classes d’altitude de l’échantillon
On représente ici la fréquence cumulée de l’altitude minimale du bassin versant qui correspond à la cote de l’exutoire du bassin versant (point de mesure).
Rapport Technique 120 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
0
5
10
15
20
25
30
35
40
[0;10[ [10;40[ [40;80[ [80;150[ [150;200[ [200;+[
Altitude de l'exutoire (m)
Prop
ortio
n de
cla
sse
%
Distribution des classes d’altitudes des exutoires des bassins versants jaugés
Plus de 40% des bassins ont leurs exutoires à une altitude inférieure à 40m.
La distribution des classes d’altitude confirme la distribution des classes de surface de
l’échantillon. En effet, les bassins versants dont l’altitude est comprise entre 0 et 40m, sont en proportion équivalents aux bassins versants de piémont, altitude comprise entre 40 et 150m.
Par ailleurs, près de 25% de l’échantillon des stations possède leurs exutoires au-delà
de 150 m et correspond donc à des creeks d’altitude, ce qu’avait déjà indiqué la distribution des classes de surface.
Rapport Technique 121 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Annexe 3-3 : Matrice synthétisant la qualité des ajustements linéaires utilisés dans pour l’évaluation des DCE médians
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Rapport Technique 122 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
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Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Annexe 3-4 : Matrice des évaluations des DCE médians
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Rapport Technique 126 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
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Rapport Technique 128 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
ANNEXE 4 ANNEXE 4-1 : Matrices des corrélations des DCE observés sur les 20 stations hydrométriques, période 1955-2005 ANNEXE 4-2 : Matrice des DCE évalués sur les 20 stations hydrométriques du réseau, période 1971-2005 ANNEXE 4-2 : Principaux résultats de l’ACP
Rapport Technique 129 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Annexe 4-1 : Matrice des corrélations des DCE observés sur les 20 stations hydrométriques, période 1955-2005
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1
Rapport Technique 130 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Annexe 4-2 : Matrice des DCE évalués sur les 20 stations hydrométriques du réseau, période 1971-2005
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1971
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1984
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2003
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2005
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1989
0.494
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1.410
En
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Rapport Technique 131 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Annexe 4-3 : Principaux résultats de l’ACP
Val. propr % Total Cumul Cumul1 13.4 67.2 13.4 67.22 2.1 10.7 15.6 77.93 1.3 6.3 16.8 84.24 0.7 3.5 17.5 87.75 0.5 2.4 18.0 90.16 0.5 2.3 18.5 92.37 0.3 1.4 18.7 93.78 0.3 1.3 19.0 95.19 0.2 1.1 19.2 96.110 0.2 0.9 19.4 97.011 0.2 0.8 19.6 97.812 0.1 0.6 19.7 98.413 0.1 0.4 19.8 98.914 0.1 0.4 19.8 99.215 0.1 0.3 19.9 99.516 0.0 0.2 19.9 99.717 0.0 0.1 20.0 99.818 0.0 0.1 20.0 99.919 0.0 0.1 20.0 100.020 0.0 0.0 20.0 100.0
Valeurs propres et proportion de variance expliquée
Val. Propres (matrice de corrél.)Variables actives seules
67.24%
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3.49% 2.39% 2.26% 1.41% 1.34% 1.05% .86% .83% .62% .45% .36% .27% .20% .14% .07% .05% .03%
-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 2
Numéro de valeur propre
4-2
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Val
eur p
ropr
e
Rapport Technique 132 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Rapport Technique 133 Janvier 2008
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. 1Fa
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.614
50.
6887
-0.5
009
0.12
500.
0144
0.14
660.
0163
0.12
300.
1843
0.20
19-0
.193
5-0
.130
3-0
.118
1-0
.002
719
84-0
.423
20.
9287
-0.4
775
-0.6
773
0.17
740.
0424
-0.0
047
0.49
290.
6870
0.12
62-0
.495
00.
3187
0.18
800.
1015
-0.1
812
0.23
67-0
.005
5-0
.047
90.
0885
0.26
6519
85-7
.176
42.
1283
-0.0
732
-1.9
109
-0.5
935
1.22
80-1
.125
40.
2220
0.23
75-0
.112
30.
1240
-0.6
327
-0.5
345
-0.0
436
0.16
50-0
.164
60.
0700
0.00
83-0
.024
7-0
.053
619
862.
9589
-0.6
614
-0.1
717
0.22
06-1
.003
9-0
.225
0-0
.320
20.
0347
0.25
35-0
.072
50.
1758
-0.6
159
-0.1
071
-0.0
441
0.21
22-0
.167
90.
1454
0.07
09-0
.166
10.
0830
1987
2.75
040.
3784
-1.6
683
0.52
32-0
.648
60.
4740
1.00
86-0
.190
5-0
.401
90.
0413
0.30
24-0
.025
30.
0265
0.19
830.
4701
0.14
620.
1726
0.06
24-0
.081
50.
0406
1988
-5.4
404
-2.3
500
-4.0
051
0.51
090.
0190
0.64
35-0
.555
10.
4476
-0.6
186
0.27
15-0
.050
80.
0133
0.00
86-0
.188
2-0
.153
4-0
.022
1-0
.093
60.
0834
0.05
570.
0649
1989
-5.6
883
-1.0
699
1.73
28-0
.878
80.
4216
0.40
72-0
.230
10.
7196
-0.5
206
0.15
830.
1657
0.58
420.
6737
0.44
200.
1717
0.05
65-0
.051
30.
1465
-0.1
204
-0.1
054
1990
-1.6
628
-2.5
915
0.97
552.
2980
1.49
200.
5905
-0.3
620
0.10
620.
5558
-0.1
092
0.43
82-0
.587
6-0
.224
40.
5172
0.02
070.
0959
-0.0
873
0.01
65-0
.018
80.
0280
1991
2.78
43-1
.389
31.
7547
-0.3
979
-0.5
415
-0.0
278
-0.0
404
0.25
370.
2292
-1.0
732
0.79
720.
3856
-0.3
846
0.10
19-0
.190
80.
0603
-0.0
036
0.00
890.
0440
0.03
7919
924.
3376
-0.5
571
0.16
97-0
.692
50.
4244
0.56
190.
1662
-0.0
557
-0.1
101
0.38
060.
5166
0.48
69-0
.168
6-0
.188
9-0
.255
4-0
.022
60.
4840
-0.0
202
-0.2
140
0.03
6319
934.
0497
0.22
470.
2508
-0.1
070
1.11
560.
1076
0.29
170.
4166
0.05
170.
6692
0.13
180.
1394
-0.2
865
-0.3
712
0.13
160.
0703
-0.1
187
0.19
930.
1028
-0.0
084
1994
4.79
29-0
.086
70.
0112
0.01
600.
1768
0.26
450.
2293
0.17
150.
0322
0.51
980.
4178
-0.2
601
0.08
73-0
.151
30.
2658
-0.1
180
-0.0
709
-0.1
960
0.08
71-0
.040
819
953.
2065
-0.3
188
0.96
830.
4340
-0.3
703
-0.3
225
-0.4
558
-0.3
456
0.54
090.
6341
-0.2
526
-0.0
036
0.32
43-0
.096
70.
1050
-0.3
985
-0.0
294
0.00
750.
0831
-0.0
015
1996
-5.8
074
0.13
09-0
.823
0-0
.467
7-0
.489
2-2
.744
00.
3526
0.38
890.
4289
0.68
250.
6104
0.01
81-0
.320
60.
3677
-0.1
350
-0.0
355
-0.0
381
-0.0
442
-0.0
451
-0.0
093
1997
-0.2
335
-0.1
713
0.38
57-1
.269
90.
0657
-0.5
506
0.11
37-0
.253
9-1
.173
7-0
.499
10.
7773
-0.3
093
0.56
17-0
.066
70.
1895
-0.0
134
-0.0
650
-0.0
242
0.17
540.
1030
1998
-5.5
787
3.83
05-1
.304
91.
1185
1.49
41-0
.009
0-0
.217
2-0
.992
10.
4498
-0.4
253
0.56
150.
6229
0.24
16-0
.126
30.
1040
-0.1
529
0.06
98-0
.081
8-0
.036
9-0
.007
419
99-7
.833
60.
7315
1.81
821.
6603
-1.0
393
0.18
691.
2247
0.44
93-0
.044
3-0
.403
3-0
.280
80.
0398
-0.0
605
-0.5
969
-0.1
406
-0.0
879
0.06
730.
0338
0.01
040.
0116
2000
-2.6
007
-2.4
967
0.22
43-0
.445
60.
7531
-0.7
432
-0.3
379
-0.0
134
-0.2
466
-0.6
546
-0.9
254
0.17
53-0
.157
8-0
.035
40.
1168
-0.1
319
0.01
67-0
.284
9-0
.060
30.
0166
2001
1.23
191.
8531
0.32
080.
5614
0.24
58-0
.784
1-0
.397
10.
1137
-0.5
176
-0.0
569
-0.5
641
0.17
62-0
.373
60.
2933
0.22
09-0
.101
90.
3979
0.19
680.
2006
-0.0
321
2002
2.65
660.
1216
-0.2
630
-0.0
063
0.52
29-0
.894
0-0
.048
0-0
.148
60.
0263
-0.4
594
-0.7
879
-0.4
016
0.16
72-0
.047
40.
2927
0.40
930.
0895
0.10
90-0
.086
0-0
.045
020
031.
4445
1.36
800.
0442
-0.0
071
0.49
70-0
.206
20.
0145
-0.6
100
-0.1
937
-0.2
088
0.01
16-0
.838
10.
3484
0.19
07-0
.702
7-0
.077
20.
0515
0.14
790.
0300
-0.0
193
2004
3.27
99-0
.301
1-0
.206
7-0
.653
30.
0827
-0.2
007
-0.0
896
-0.7
057
0.01
640.
0214
-0.4
242
0.12
640.
0823
-0.0
157
-0.0
691
-0.1
258
-0.1
624
0.04
29-0
.274
80.
0265
2005
3.81
090.
0297
-0.7
013
-0.5
013
0.37
98-0
.193
30.
2278
-0.1
883
0.30
62-0
.630
40.
2651
-0.0
316
-0.2
685
-0.3
643
0.23
30-0
.060
4-0
.332
00.
0025
0.00
53-0
.025
0
Coo
rdon
nées
fact
orie
lles
des
varia
bles
Coo
rdon
nées
fact
orie
lles
des
indi
vidu
s
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
ANNEXE 5 ANNEXE 5-1 : Méthodologie employée pour élaborer la matrice des indicateurs explicatifs des DCE médians ANNEXE 5-2 : Matrices des indicateurs explicatifs des DCE médians ANNEXE 5-3 : Analyse des corrélations sur l’ensemble des variables ANNEXE 5-4 : Synthèse de la qualité des ajustements des modèles
Rapport Technique 134 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Annexe 5-1 : Méthodologie employée pour élaborer la matrice des indicateurs explicatifs des DCE médians 1- Climatologie
La pluie étant le facteur le plus important, il est indispensable de bien l’estimer afin de pouvoir faire ressortir des tendances nettes. Elle est exprimée en mm.
Le travail de Perchat en 2003, a permis d’établir une carte des isohyètes sur l’ensemble de la Grande Terre grâce à la méthode Aurelhy utilisée par Météo France. Il a donc été possible d’extraire un raster au pas de 100m de la pluviométrie annuelle moyenne à l’échelle de la Nouvelle-Calédonie. Cette étude a montré que les estimations faites par le modèle toléraient une erreur de l’ordre de 300 mm/an, ce qui correspond à une marge de +/-15%.
Chaque bassin versant représenté par un polygone a été superposé à ce raster pour en tirer les valeurs minimum, maximum et moyenne. Au pas de 100m un bassin versant de 1km² est représenté par 100 pixels.
Les précipitations les plus élevées sont situées aux altitudes les plus hautes. La côte ouest subit un déficit pluviométrique très marqué par rapport à la côte est et au secteur sud : près d’un mètre par an en moyenne de moins.
Nous avons également établi un raster au pas de 100m pour caractériser les pluies moyennes interannuelles sur les mois de juillet à octobre. Notons que la contribution de cette variable dans l’explication de la variabilité de l’étiage moyen risque d’être limitée dans la mesure où elle est étroitement liée aux cumuls moyens annuels. Le graphique suivant a été créé à partir des pluies brutes et élaborées des 114 stations de la DAVAR et de Météo-France sur la période 1990-2001 dans le cadre de l’étude de 2003.
R2 = 0.85
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
Pluie moyenne interannuelle des 4 mois juillet-août (1990-2001) en mm
Plui
e m
oyen
ne in
tera
nnue
lle s
ur le
s an
nées
199
0-20
01 e
n m
m
Relation entre la pluie moyenne hivernale et la pluie moyenne annuelle
Rapport Technique 135 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
2- Géologie
Pour caractériser l’influence de ce facteur nous nous sommes appuyés sur les cartes géologiques au 1/1.000.000ème et au 1/200.000ème de la DIMENC (Direction de l’Industrie, des Mines et de l’Energie de Nouvelle-Calédonie) ainsi que sur les conseils du service en charge de l’hydrogéologie.
Voici en substance les couches géologiques tirées de la carte au 1/1.000.000ème et leurs caractéristiques hydrogéologiques. La dernière colonne donne les proportions moyennes de recouvrement sur l’ensemble des bassins versants étudiés :
Code Géologie Type de nappe Perméabilité Couverture_BV (%)1a Alluvions Colluvions Anciennes Alluviale faible 1.51b Alluvions Colluvions Modernes Alluviale Forte 0.82 Formations Littorales Libre hétèrogène 0.03 Formations Marines Soulevées Libre hétèrogène 0.04 Terres et Alterites Libre moyenne 18.75a Eocene Calcaire Karstique moyenne 0.25b Flysh Widflysh Arenites Aucune faible 1.05c Flysh à brèches Fissurée moyenne 0.26a Formations greseuses rhyolites basaltes Aucune faible 4.26b Complexe Silico Argileux Aucune faible 2.66c Calcaire Paleocene Massif Karstique Forte 0.87 Basaltes de Kone Libre Forte 3.38 Tuffs Mesozoïque Libre Forte 15.29a Schistes Micashistes Aucune faible 16.79b Glaucophanites Fissurée moyenne 0.810 Serie Boghen Aucune faible 11.411a Serpentinite et Silice Aucune moyenne 3.011b Roches basiques à ultra basiques Fissurée Forte 19.511c Granodiorites Aucune faible 0.0
Caractéristiques hydrogéologiques des entités géologiques de Nouvelle-Calédonie à partir de la carte au 1/1.000.000ème
3 formations (en caractères rouge) ont été écartées de l’analyse car elles ne
concernaient aucun des bassins versants retenus.
On retiendra également que plus de 80% des bassins versants sont recouvert par 5 entités géologiques principales :
Roches Ultra Basiques (Péridotites) : 19.5 % Terre et Altérites : 18.7 % Micaschistes : 16.7 % Unité volcanoclastique mésozoïque : 15.2 % Unité ploymétamorphique de la Boghen : 11.4 %
En outre, si la carte au 1/200.000ème apporte un degré de précision supplémentaire
elle engendre par ce biais un nombre accru d’entités géologiques qui peut être délicat à interpréter dans cette étude. On en tire toutefois l’avantage de pouvoir recombiner des entités géologiques en fonction de particularités hydrogéologiques (présence d’argiles ou de silts, formations altérées, formations alluvionnaires…). Notons que la carte au 1/50.000ème atteignait un degré de précision tel qu’il ne pouvait être valorisé à travers cette étude.
Rapport Technique 136 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Géologie au 1/1.000.000ème de la Nouvelle-Calédonie, Source DIMENC/BRGM
Rapport Technique 137 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
3- Caractéristiques géographiques du point de jaugeage
Ici sont évaluées les variables géographiques suivantes : coordonnées géographiques du point de jaugeage (en mètres); superficie du bassin versant (en km²); périmètre du bassin versant (en mètres), distance à la côte est (en mètres).
Ces variables ont été renseignées grâce aux outils de calcul du logiciel de cartographie ArcGis. Les coordonnées des points de jaugeages sont exprimées en IGN 72 projetées en UTM 58S.
Pour évaluer l’influence de la chaîne montagneuse qui partage la grande terre en deux unités hydrologiques bien distinctes, une ligne imaginaire suivant cette chaîne a été tracée entre deux points dont voici les coordonnées en IGN 72 projetées en UTM 58S : Point nord : X = 421 300, Y = 7 755 000 Point sud : X = 692 000, Y = 7 520 000
Schéma de principe de la caractérisation de la distance à la côte ouest
Les valeurs sont exprimées en mètres. On prend comme référence géographique les
coordonnées des points de jaugeage. On évalue la distance orthogonale à la ligne fictive Si situées au nord de cette ligne les distances sont positives, à l’inverse les distances au sud seront négatives.
4- Altitude
Les altitudes caractéristiques des bassins versants ont été extraites du modèle numérique de terrain (MNT) au pas de 100m (Source :DTSI, Direction Territoriale des Services Informatiques).
En procédant de la même manière que pour la pluie, nous avons pu extraire pour chaque bassin une altitude minimale, maximale et moyenne. Elles sont exprimées en mètres.
Rapport Technique 138 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
5- Pente
La pente a été tirée du logiciel Surfer®, version 8.03, utilisé pour les interpolations spatiales. A partir du MNT au pas de 100m, ce logiciel nous a permis de connaître sur chaque bassin versant la valeur minimale, maximale et moyenne de la pente, exprimée en degrés. 6- Couvert végétal
La DTSI a élaboré, à partir de photos prises par le satellite SPOT5 en 1996, une carte renseignant sur l’occupation du sol de la Nouvelle-Calédonie. Une image au format « .tif » au pas de 100m nous a été délivrée.
En tout 9 classes ont été identifiées mais dans la pratique seules 6 sont exploitables
pour tirer une analyse statistique fiable. Sol Nu (SN) Savane (Sav) Broussaille (B) Maquis Minier Clairsemé (MMC) Maquis Minier Dense (MMD) Végétation dense (VD)
Ces variables sont exprimées en termes de proportion de surface de bassin versant. Par ailleurs, des regroupements de classes de végétation ont été faits afin de densifier certaines variables moins représentées que d’autres et dont le regroupement semble assez évident. 7- Synthèse
En tout 138 indicateurs ont été élaborés pour tenter d’expliquer la variabilité spatiale des débits caractéristiques d’étiage. On notera que 75% de ces indicateurs concernent la géologie des bassins étudiés.
Dans la pratique, les indicateurs tels que la géologie ou le couvert végétal prennent
souvent la valeur nulle aussi le regroupement de classes suivant des critères objectifs est un bon moyen de diminuer l’ensemble vide.
L’étiage n’est pas susceptible de suivre avec toutes les variables une relation de type linéaire. Pour vérifier cela, nous avons transformé l’ensemble des variables par les opérateurs classiques (log, exp, puissance). Comme aucun résultat satisfaisant n’est apparu par ce travail, nous ne présenterons pas ces variables.
Rapport Technique 139 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Annexe 5-2 : Matrice des indicateurs explicatifs des DCE médians
CO
DE
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OM
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MM
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Rapport Technique 141 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
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Rapport Technique 147 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
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Rapport Technique 149 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
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Rapport Technique 151 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
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Rapport Technique 153 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
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Rapport Technique 155 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
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Rapport Technique 157 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
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Rapport Technique 159 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
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Rapport Technique 161 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
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Rapport Technique 168 Janvier 2008
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Rapport Technique 170 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
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Rapport Technique 172 Janvier 2008
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Rapport Technique 174 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
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Rapport Technique 176 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
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Rapport Technique 177 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
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Rapport Technique 179 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
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Rapport Technique 181 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Annexe 5-3 : Analyse des corrélations sur l’ensemble des variables
Type d'indicateur Variables Unités R R² Moyenne NbreObservations
Végétation Broussaille+Savane+Sol Nu % -0.50 0.25 29 184Végétation Broussaille+Savane % -0.49 0.24 30 171Végétation Broussaille % -0.48 0.23 24 171Végétation Broussaille+Savane+Sol Nu+Maquis Minier Clairsemé % -0.47 0.22 34 188Végétation Broussaille+Maquis Minier Clairsemé % -0.45 0.21 27 188Géologie (1/200.000ème) Argilites silteuses noires à sulfures et nodules (niveau des Mamelons rouges) % -0.41 0.17 8 30Géologie (1/1.000.000ème) FORMATION GRESEUSE A RHYOLITE BASALTE % -0.36 0.13 13 62Géomorphologie Périmètre m -0.32 0.10 33031 188Végétation Broussaille+Maquis Minier Dense % -0.30 0.09 36 188Géologie (1/200.000ème) Formations Imperméables (d'après R² des formations au 1/50.000ème)) % -0.30 0.09 32 128Géologie (1/1.000.000ème) COMPLEXE SILICO-ARGILEUX % -0.29 0.09 10 47Géomorphologie Superficie km² -0.27 0.08 71 188Végétation Savane % -0.27 0.07 7 133Géologie (1/200.000ème)Géologie (1
Cherts noirs ("Phtanites") % -0.22 0.05 10 30/200.000ème)
Géologie (1Serpentinites % -0.19 0.04 5 95
/200.000ème)Géologie (1
Alluvions anciennes % -0.15 0.02 3 54/200.000ème)
Géologie (1
Alluvions actuelles et récentes % -0.15 0.02 4 76Géomorphologie Pente maximale (valeur d'1 pixel) ° -0.13 0.02 40 188
/200.000ème)Géologie (1
Basaltes et dolérites indifférenciés % -0.11 0.01 14 53/200.000ème) Formations alluvionnaires % -0.10 0.01 7 104
Géologie (1/1.000.000ème) ALLUVIONS COLLUVIONS ANCIENNES % -0.10 0.01 4 47Géologie (1/200.000ème) Formations basaltique % -0.07 0.01 13 70Géologie (1/1.000.000ème) SERPENTINITES % -0.06 0.00 7 78Géologie (1/200.000ème) Cuirasses disloquées et démantelées % -0.06 0.00 6 68Géomorphologie Coordonnée Y du point de jaugeage m -0.05 0.00 7637718 188Géologie (1/1.000.000ème) ALLUVIONS COLLUVIONS MODERNES % -0.05 0.00 7 42Géologie (1/200.000ème)Géologie (1/200.000ème)
Formations de pente à débris ferrugineux % -0.02 0.00 11 33Argilites, grès, schistes tufacés indifférenciés % 0.04 0.00 8 51
Géologie (1/1.000.000ème) NAPPES LIBRES % 0.07 0.00 52 148Géomorphologie Altitude maximale (valeur d'1 pixel) m 0.08 0.01 938 188Géologie (1/200.000ème)
Géologie (1
Latérites indifférenciées sur péridotites % 0.08 0.01 8 67Géomorphologie Pente minimale (valeur d'1 pixel) ° 0.09 0.01 3 37
/200.000ème) Calcaires micritiques à cherts et foraminifères planctoniques % 0.11 0.01 3 20Géologie (1/1.000.000ème) PAS DE NAPPES % 0.13 0.02 56 129Géologie (1/1.000.000ème) PERMEABILITE FORTE % 0.14 0.02 53 148Géologie (1/200.000ème) Schistes silto-gréseux (Formation de Tondo) % 0.16 0.02 45 25Géomorphologie Coordonnée X du point de jaugeage m 0.18 0.03 553470 188Géologie (1/1.000.000ème) PERMEABILITE FAIBLE % 0.18 0.03 58 119Géologie (1/200.000ème) Formations schisteuses % 0.18 0.03 29 72Géologie (1/1.000.000ème) PERMEABILITE MOYENNE A FORTE % 0.18 0.03 72 167Géologie (1/200.000ème) Formations argileuses % 0.19 0.04 16 63Géologie (1/1.000.000ème) NAPPES POSSIBLES % 0.20 0.04 73 162Géomorphologie Altitude minimale (valeur d'1 pixel) m 0.23 0.05 96 188Végétation Végétation dense+Sol Nu % 0.23 0.05 52 188Végétation Végétation dense % 0.23 0.05 50 188Géomorphologie Pente moyenne ° 0.25 0.06 16 188Géologie (1/1.000.000ème) PERMEABILITE MOYENNE % 0.26 0.07 27 152Géologie (1/1.000.000ème) SCHISTES ET MICASCHISTES % 0.27 0.07 71 42Végétation Maquis minier clairsemé % 0.28 0.08 10 107Géologie (1/200.000ème)Géologie (1
Dunites % 0.28 0.08 7 38/200.000ème)
Géologie (1Formations argileuses et silteuses % 0.29 0.08 22 77
/200.000ème)Géologie (1
Grès volcanoclastiques % 0.29 0.09 26 41/200.000ème) Latérites minces sur péridotites % 0.30 0.09 8 59
Géologie (1/1.000.000ème) TERRES ET ALTERITES % 0.32 0.10 29 113Géologie (1/1.000.000ème) NAPPES FISSUREES % 0.33 0.11 33 123Géologie (1/1.000.000ème) TUFF MÉSOZOÏQUE % 0.35 0.12 47 64Géologie (1/200.000ème) Formations Gréseuses % 0.36 0.13 48 107Végétation Maquis minier dense % 0.36 0.13 22 125Végétation Maquis minier dense+maquis minier clairsemé % 0.36 0.13 30 126Géologie (1/200.000ème)Géologie (1
Cuirasses en place sur péridotites indifférenciées % 0.37 0.14 17 30/200.000ème)
Géologie (1Formations silteuses % 0.38 0.14 22 58
/200.000ème)Géologie (1
Formations schisteuses et micaschisteuses % 0.40 0.16 43 88/200.000ème) Harzburgites % 0.40 0.16 36 86
Climatologie Pluie moyenne juillet à octobre MAX (valeur d'1 pixel) mm 0.42 0.18 396 188Végétation Maquis minier dense+végétation dense % 0.42 0.18 64 188Géologie (1/1.000.000ème) ROCHES BASIQUES ET ULTRABASIQUES % 0.43 0.18 32 113Climatologie Pluie moyenne interannuelle MAX (valeur d'1 pixel) mm 0.44 0.19 2500 188Géomorphologie Altitude moyenne m 0.44 0.20 397 188Végétation Maquis minier dense+maquis minier clairsemé+végétation dense % 0.46 0.21 70 188Géomorphologie Distance à la côte est m 0.48 0.23 -2070 188Géologie (1/200.000ème)Géologie (1
Formations micaschisteuses % 0.49 0.24 65 25/200.000ème)
Géologie (1Coulées de débris anciennes % 0.49 0.24 1 20
/200.000ème)
Géologie (1
Ensemble polymétamorphique indifférencié % 0.49 0.24 42 51Climatologie Pluie moyenne juillet à octobre MIN (valeur d'1 pixel) mm 0.51 0.26 263 188
/200.000ème) Formations Peridotitiques % 0.51 0.26 57 120Climatologie Pluie moyenne juillet à octobre MOYENNE mm 0.53 0.28 317 188Géologie (1/1.000.000ème) SÉRIE POLYMETAMORPHIQUE DE LA BOGHEN % 0.55 0.30 44 50Climatologie Pluie moyenne interannuelle MIN (valeur d'1pixel) mm 0.56 0.32 1641 188Climatologie Pluie moyenne interannuelle MOYENNE mm 0.57 0.32 1980 188Géologie (1/200.000ème)Géologie (1
Micaschistes, gneiss gréso-conglomératiques % 0.58 0.34 60 22/200.000ème)
Géologie (1Latérites épaisses sur péridotites % 0.66 0.44 4 41
/200.000ème)Géologie (1
Péridotites indifférenciées % 0.69 0.48 19 33/200.000ème) Siltites noires % 0.73 0.54 14 25
Nota Bene : Ici ne sont fournies que 83 variables sur 138. Dans un souci de clarté, nous n’avons pas tenu à présenter les variables dont la représentativité concernait moins de 10% de l’échantillon global.
Rapport Technique 182 Janvier 2008
Caractérisation des régimes d’étiage en Nouvelle-Calédonie DAVAR\SESER\ORE
Annexe 5-4 : Synthèse de la qualité des ajustements des modèles
Région 1 R² Err-Std (l/s/km²)
0.82 1.06
Bêta Err-Type Coeff. Err-Type t(20) niveau p
OrdOrig. -5.93331 1.20945 -4.90579 8.54E-05
PMA (mm) 0.48674 0.09963 0.00456 0.00093 4.88569 8.94E-05
Peri (%) 0.59711 0.09963 0.05822 0.00971 5.99353 7.35E-06
Région 2 R² Err-Std (l/s/km²)
0.56 0.28
Bêta Err-Type Coeff. Err-Type t(28) niveau p
OrdOrig. -0.86854 0.39525 -2.19743 3.64E-02
PMA (mm) 0.37043 0.12126 0.00085 0.00028 3.05487 4.90E-03
Peri (%) 0.63897 0.12126 0.03602 0.00684 5.26936 1.33E-05
Région 3 R² Err-Std (l/s/km²)
0.67 0.98
Bêta Err-Type Coeff. Err-Type t(25) niveau p
OrdOrig. -8.36677 1.66963 -5.01116 3.62E-05
PMA (mm) 0.82657 0.11257 0.00587 0.00080 7.34279 1.08E-07
Région 4 (limite basse) R² Err-Std (l/s/km²)
0.67 0.72
Bêta Err-Type Coeff. Err-Type t(17) niveau p
OrdOrig. -1.87648 0.97326 -1.92804 7.07E-02
PMA (mm) 0.83154 0.13472 0.00247 0.00040 6.17241 1.02E-05
Région 4 (limite haute) R² Err-Std (l/s/km²)
0.77 2.11
Bêta Err-Type Coeff. Err-Type t(11) niveau p
OrdOrig. -7.5336 2.6673 -2.8244 1.65E-02
PMA (mm) 0.8870 0.1392 0.0063 0.0010 6.3696 5.30E-05
Rapport Technique 183 Janvier 2008