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Programme ARAl
Gouvernement de laPolynésie Française
Estimation des crues raressur les bassins de Tahiti et
Raiatea
Mise au point et applicationd'un modèle distribué pluie
débit
Convention POL/06/011 - BRGM/HSM
Novembre 2006
HydroSci4ZnC4Z5Montpdli4Zr
Institut de Recherch
pour le Dèvelo pe t
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Avant-Propos
Dans le cadre de la convention n° 2.2513, le BRGM conduit le programme ARAl (Aléas et Risquesnaturels, Information et Aménagement) pour le compte de la Polynésie Française. Ce programme estsupervisé par le Service de l'Urbanisme de la Polynésie, et fait également intervenir le GEGDP(Groupement d'Etude pour la Gestion du Domaine Public), unité appartenant à la Direction del'Equipement de Polynésie.
Le programme ARAl a pour objectif principal l'étude des aléas naturels et l'élaboration de Plans dePrévention des Risques (PPR). Les phénomènes concernés sont les mouvements de terrain, lestsunamis, les inondations ainsi que les marées et les houles cycloniques.
Pour la partie inondations, le BRGM a confié l'étude à HydroSciences Montpellier (HSM), UnitéMixte de Recherche n05569, CNRS/IRDlUMlIUM2. Cette étude fait l'objet d'une conventionréférencée POL/06/011. HSM est déjà intervenu sur ce thème par le passé, notamment lors de la thèsede Geoffroy Wotling intitulée "Caractérisation et modélisation de l'aléa hydrologique à Tahiti"soutenue en 2000.
Ce rapport pourra être cité de la façon suivante :
Bouvier C., Denat L., 2006. « Estimation des crues rares sur les bassins de Tahiti et de Raiatea. Miseau point et application d'un modèle distribué pluie-débi. Convention POL/06/011, HydroSciencesMontpellier.
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SOMMAIRE
Introduction 3
1. Cadre de l'étude 5
1.1. Le contexte climatique 5
1.2. Le contexte géomorphologique 6
1.3. Le contexte géologique 7
2. Les bassins expérimentaux 9
2.1. Caractéristiques physiques des bassins 10
2.2. Caractéristiques géomorphologiques et géologiques 10
2.3. Le réseau hydro-pluviométrique 12
2.4. Etalonnage des stations hydrométriques 14
2.5. Coefficients de ruissellement 17
3. Les principes de la modélisation 18
3.1. Principes généraux 18
3.2. Fonction de production 19
3.3. Fonction de transfert 20
4. Résultats de la modélisation 21
4.1. Bassins de type (GA) 21
4.2. Bassins de type (GR) 23
4.3. Bassins à production différenciée 24
4.4. Cas du bassin de Vaitehoro 29
4.5. Bassins ouest et sud de Tahiti 30
4.6. Synthèse et interprétation des résultats 34
4.7. Application au calcul des débits de projet.. 36
Conclusion et perspectives 38
Références bibliographiques 40
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Introduction
Sur l'île de Tahiti, les précipitations intenses associées aux fortes pentes du relief montagneux de l'îleexpliquent des crues violentes et les sites d' habitations sont particulièrement vulnérables en raison dumanque d'espace facilement constructible. Face à la pression démographique, aux impératifséconomiques et aux récents événements de ] 998 qui ont causé de nombreuses victimes et d'importantsdégâts matériels, l'un des objectifs du programme ARAl est d'obtenir une meilleure caractérisation del'aléa inondation, dans la situation présente comme dans ses évolutions prévisibles.
Jusqu'à présent, l'aléa a été principalement estimé à partir de formulations empiriques. Plusieursformules reliant le débit de projet à la superficie du bassin et à la pluviométrie locale ont déjà étéproposées, et on en trouvera une revue complète dans (Wotling, 2001). La dernière étude (Danloux,2003) fournit une estimation des débits de pointe des crues centennales sur une cinquantaine debassins de Tahiti, à l'aide de la méthode de Craeger.
Parallèlement, un effort particulier a été entrepris pour préciser la détermination de l'aléa hydrologiqueà Tahiti à travers tout d'abord l'exploitation des données pluviographiques et leur régionalisation(Wotling et al., 2000), puis l'étude des relations Pluie-Débit.
L'étude entreprise sur différents bassins versants de la côte Ouest constitue Llne premièrecaractérisation des processus de formation de crues sur les versants Tahitiens (Wotling, 2000). A l'aided'un modèle pluie-débit spatialisé, cette étude a permis de dégager un fonctionnement hydrologiquecohérent d'un bassin à l'autre, mais induisant des contrastes importants au sein des versants (Fig.I). Lagéologie, l'altitude, la pluviométrie moyenne et l'occupation des sols semblent notamment avoir uneinfluence prépondérante sur la production des écoulements superficiels:
Figure 1 : Schématisation rationnelle du fonctionnement hydrologique des bassins versants étudiés.
• Les coulées volcanique récentes (GR) en général sur la partie amont des versants, de par leurstructure lamellaire fine et compacte pourraient favoriser l'établissement de nappe(s)(probablement temporaires) génératrice(s) de zones saturées où semble se concentrer l'essentiel duruissellement.
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~ Les coulées anciennes (GA) de nature plus perméable interdiraient l'établissement de zonessaturées sur la partie intermédiaire des versants dont la participation au bilan de production seraitpar conséquent moindre, voire négligeable.
~ Les plaines alluviales (PA) semblent également être le siège de zones saturées générées par unenappe alluviale relativement indépendante de celle(s) établie(s) plus en amont.
~ Enfin, les zones urbanisées (U) de par leur degré d'imperméabilisation et leur réseau de drainageaménagé, paraissent également participer de manière plus ou moins importante suivant les bassinsau bilan de production.
L'installation et le suivi de 9 nouveaux bassins versants depuis 2003 fournissent l'occasion de vérifierces hypothèses, dans des conditions pluviométriques et géologiques différentes de celle de la côteOuest de Tahiti. Six des 9 bassins sont situés sur la côte est de Tahiti, plus arrosée que la côte ouest.Les 3 autres bassins sont situés sur l'île de Raiatea, géologiquement plus ancienne que l'île de Tahiti.On présentera dans cette étude : i) le contexte général, ii) les caractéristiques des bassins versants, iii)les principes de la modélisation pluie-débit, iv) les résultats de la modélisation et son application aucalcul des crues de projet.
-4-
1. Cadre de l'étude
La Polynésie française compte 5 archipels: les Marquises, les Australes, la Société, les Gambier et lesTuamotu. Les îles de Tahiti et de Raiatea font partie de l'Archipel de la Société (Fig. 2).
Figure 2 : Carte de la Polynésie française.Ch tlp:/Iwww.letahililraveler.com/maps/fDolv. asp)
1. 1 Le contexte climatique
L'archipel de la Société bénéficie d'un climat tropical humide affecté par la proximité de l'océan et laprésence d'un important relief. On distingue deux saisons:
- une saison chaude et pluvieuse de novembre à avril,- une saison fraîche et relativement sèche de mai à octobre.
Cette saisonnalité est due au déplacement de la Zone de Convergence Intertropicale (ZCIT) et desgrandes masses d'air qui lui sont associées (anticyclone de l'île de Pâques et anticyclone deKermadec). La pluviogénèse est essentiellement liée à l'activité de la Zone de Convergence duPacifique Sud (ZCPS), appelée également « front des alizés ». Il s'agit de la confluence entre l'alizé deNord-Est (chaud et humide) sous l'influence de l'Anticyclone de l'île de Pâques et de l'alizé du SudEst commandé par l'anticyclone de Kermadec.
Les dépressions tropicales se forment au niveau de cette zone de convergence où les masses d'air fraissoulèvent les flux humides en provenance du Nord-Est. La convergence se trouve accentuée (voiredans certains cas induite) par effet orographique lorsque les flux de Nord-Est rencontrent les massifsvolcaniques dont les sommets culminent pour Tahiti à 2241 m et à 1 017 m pour Raiatea.
En raison de la prédominance de l'alizé de Nord-Est et de cet effet orographique, les précipitationssont abondantes et très inégalement réparties sur les îles. En effet, les côtes Est, exposées au vent, sontplus arrosées que les côtes Ouest sous le vent, avec des différences plus atténuées à Raiata qu'à Tahiti.
A Tahiti, les cumuls annuels s'échelonnent de 1 500 mm sur la côte Ouest à 3 500 mm sur la côte Est(au niveau de la mer). Au sommet, ces cumuls sont évalués à 8 OOOmm sur la partie Est de l'île, etpeuvent attei ndre II 000 mm certaines années.
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On ne dispose pas de cumuls annuels pour Raiatea, l'île étant dépourvue d'informationspluviométriques. Toutefois, l'aléa semble moins prononcé qu'à Tahiti mais avec les mêmescaractéristiques.
A des pas de temps qui intéressent la formation des crues, c'est-à-dire quelques heures à quelquesjournées, Wotling et al. (2000) ont caractérisé l'aléa pluviométrique et sa variation spatiale sur l'île deTahiti. On utilisera ces résultats pour construire les pluies de projet.
1.2 Le contexte géomorphologique
On trouve principalement 2 types d'îles en Polynésie:
~Les îles hautes qui sont des îles volcaniques montagneuses recouvertes d'une végétationluxuriante et entourées d'un lagon peu profond délimité côté océan par une barrière de corail(sauf aux Marquises),
~Les îles basses (Tuamotu): atolls constitués de sable corallien ne dépassant pas 6 md'altitude. Elles sont souvent en forme de couronnes entrecoupées de passes.
L'Archipel de la Société, orienté du Nord-Ouest au Sud - Est, s'égrène sur 700 km. Il est constitué de14 îles dont 9 îles hautes pour une superficie totale émergée de 1590 km2 (dont les deux tiers pour laseule île de Tahiti).
Le volcanisme de cet archipel est analysé et interprété suivant le modèle du « Point chaud» (Diraisonet al., 1991) : la plaque lithosphérique Pacifique, mobile, porteuse des édifices volcaniques, glisse audessus d'un centre émissif fixe situé dans le manteau. La dernière île émergée est Mehetia, à environ100 km à l'est de Tahiti. Ainsi s'explique l'échelonnement des îles selon une direction nord-ouest sud-est et leur âge régulièrement décroissant en suivant cette direction.
Chacune des îles hautes de l'archipel est la partie émergée d'un cône volcanique dont l'altitude, depuisle fond de l'océan, va de 4500 à 6500 m. Dès leur émersion, les dômes volcaniques ont été soumis àl'emprise de l'érosion qui, progressivement a profondément entaillé les pentes. Ce fait, associé à unphénomène de subsidence, a rabaissé l'altitude initiale de ces îles.
L'île de Tahiti présente une superficie totale de 1 042 km2 (Fig.3). Elle doit sa physionomieparticulière à la juxtaposition de deux appareils volcaniques de forme circulaire, définissant l'îleprincipale de Tahiti Nui au NW (environ 35 km de diamètre) et la presqu'île de Taiarapu, encoredénommée « Tahiti Hi » au SE (15 km de diamètre). Ces deux ensembles sont reliés par l'isthme deTaravao. L'île haute de Tahiti Nui, culmine à 2241 m (massif de l'Orohena).
Les âges d'édification sont compris entre 2.5 et 0.3 M.A.
D'un point de vue géomorphologique, on distingue sur Tahiti 5 types de faciès:
~Les cirques centraux, reliques d'anciennes caldeiras bordées de crêtes aiguës etouvertes vers le N-NE,
~Les planèzes, vestiges de versants primitifs des volcans dont les pentes varient entre6° et 20°, plus ou moins altérées, de forme triangulaire orientée vers les sommets,
~Les vallées radiales, très encaissées, résultantes de l'altération des planèzes,
~Les pentes abruptes, dépassant souvent les 40° (parfois même 70°), bordant lesvallées ou constituant les flancs des sommets,
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v'La frange littorale, d'extension très restreinte (moins d'un km entre le littoral et lespiedmonts).
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• Tahiti1-200201-400401-600601-800801-10001001-12001201-14001401-16001601-18001801-20002001-22002201-27'4
Figure 3 : Carte de Tahiti, établie à partir duMNT à 25 m
Ces 5 types de faciès se retrouvent sur Raiatea.
• I0U1it.e~
1-100101-200201-300301-400401-500501-600601-700701-BOO801-900901-10001001- 1 "00
Figure 4: Carte de Raiatea, établie à partir duMNT à 10 m
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L'île, allongée sur 25 km du nord-ouest au sud-est, est caractérisée par une vaste dépression, au centre- sud, correspondant à la caldeira (FigA). Celle-ci possède une triple ouverture sur le lagon, la plusimportante étant celle de Faaroa au nord-est.
Au nord de la caldeira, on retrouve les pentes abruptes qUi prennent appui sur une longue arêtemontagneuse médiane culminant à 1017 m.
Plus au nord encore apparaissent les grands plateaux de Temehani, eux-mêmes prolongés par descroupes molles s'abaissant progressivement vers le rivage. Ce sont les seuls reliquats des planèzes, quel'on trouve notamment dans la zone de Pufal!.
L'érosion torrentielle a déterminé un impOJ1ant réseau hydrographique constitué de courtes vallées (2 à5 km), généralement radiales et sans affluents importants. Des cours d'eau plus développéss'observent dans la caldeira où ils sont alimentés par de nombreux affluents. Une plaine littoraleétroite (100 à 400 m) entoure l'île et une double ceinture corallienne 1im ite le lagon.
1.3 Le contexte géologique
Les données géologiques disponibles proviennent de différentes cartes:échelle 1I40.000ème, 1965, sur l'ensemble de l'île de Tahiti (édition BRGM)échelle 1I25.000ème, 2005, sur les paJ1ies Nord et Ouest de l'île de Tahiti (édition Ministèrede la Mer, de l'Equipement et de l'Energie, Papeete»échelle 1I40.000ème, 1965, sur l'ensemble de l'île de Raiatea (édition BRGM)échelle 1I100.000ème, 2004, sur les îles de Raiatea et Tahaa (édition BRGM)
Seules les cartes au 1/25.000ème sur Tahiti ont été numérisées lors d'un travail précédent (Wotling,2000).
Les principales unités géologiques sont, par ordre d'ancienneté:
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formations des laves basaltiques d'épanchement principal (~1) : ces formations du MioPliocène sont constituées par l'empilement de coulées successives et abondantes de lavegénéralement basaltique, dont la puissance totale atteint plus de 2000 m. Les roches de cesformations sont soumises à des processus de ferralitisation
formations des laves basaltiques d'épanchement terminal (~2) : identiques aux précédentes,qu'elles recouvrent et dont elles ne diffèrent que par l'âge (Pléistocène). Leur puissancen'excède pas la centaine de mètres; elles constituent les restes du bouclier volcanique, etconstituent le sous-bassement des grandes planèzes latéritisées.
formations de remplissage des vallées : ces formations présentent deux faciès bien distincts,correspondant pour l'un à un agglomérat bréchique, résultant de la juxtaposition de blocshétérogènes dans un ciment argilo-volcanique très cohérent, et pour l'autre à des couléesmassives de lave basaltique. Ces formations sont postérieures aux précédentes, et datent de lafin du Pléistocène. La puissance des laves de remplissage atteint environ 100 à 150 mètres,celle des agglomérats au moins 300 m.
formations alluvio-torrentielles détritiques de fonds de vallée: ces formations groupent toutesles colluvions et les alluvions torrentielles et argileuses qui comblent les fonds de vallée dontelles tronquent, à la base, le profil en V. Leur puissance peut atteindre 50 à 100 m à l'entréedes vallées.
Ces formations sont généralement présentes à la fois sur l'île de Tahiti et sur l'île de Raiatea, àl'exception de la formation de remplissage des vallées, qui n'apparaît pas à Raiatea. D'un pointde vue hydrologique, on distinguera les formations géologiques anciennes (GA) - lavesbasaltiques d'épanchement principal - et les formations géologiques récentes (GR) - lavesbasaltiques d'épanchement terminal, remplissage des vallées-, conformément à laterminologie de Wotling. Les premières sont a priori moins productives, en termes deruissellement, que les secondes. L'unité cPA) sera assimilée aux formations alluviotorrentielles détritiques de fonds de vallée.
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2. Les bassins expérimentaux
Dans le cadre du programme ARAl, 9 bassins versants ontété instrumentés (Fig. 5 à 7) : 6 sur l'île de Tahiti et 3 sur('île de Raiatea (Danloux et Wotling, 2003). L'installationdes limnigraphes et des pluviographes ainsi que le suivides mesures a été réalisée par la cellule hydrologique duGroupement d'Etude et de Gestion du Domaine Public(Direction de l'Equipement), qui assure également lagestion des données collectées (GEGDP, 2005).
Ces bassins s'ajoutent à ceux qui avaient été étudiés parWotling: Atiue, Vaiami, Matatia, qui se situaient tous surla côte Ouest de Tahiti, et Titaaviri, au sud de l'île. Ondispose ainsi d'un échantillon consistant de bassins dansdes conditions pluviométriques et géologiques variées.
Figure 5: localisation des bassins et deséquipements hydro-pluviométriques sur l'île deRaiatea (GEGDP)
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ors APP"at:Il_11j
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Figure 6 localisation des bassins et deséquipements hydro-pluviométriques sur la côteest de Tahiti (GEGDP)
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Figure 7 : localisation des bassins et deséquipements hydro-pluviométriques sur lapresqu'île de Tahiti (GEGDP) 1
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2.1 Caractéristiques physiques des bassins versants
TAHITI
Superficie AIt. min AIt. max Pente moy. Long. moy.
(km2) (m) (m) (0) (m)
Faatahi 0.60 12 341 21 1023
Papeivi 2.83 8 391 18 1686
Tareta 1.50 4 468 21 1493
Hitiaa 1.37 707 1314 23 1450
Papeiha 30.60 15 1466 33 8771
Vaitehoro 8.20 65 1185 38 3845
Atiue 0.85 165 827 27 1662
Vaiami 2.60 13 576 19 1711
Matatia 8.61 0 1200 27 3910
Titaaviri 13.6 0 1400 39 5985
Tableau 1 : Caractéristiques physiques des bassins versants de Tahiti.
RAIATEA
Superficie AIt. min AIt. max Pente moy. Long. moy.
(km2) (m) (m) (0) (m)
Faaroa 6.18 10 457 13 2420
Pufua 5.52 2 597 22 2785
Vaitahe 1.08 Il 369 20 1208
Tableau 2 : Caractéristiques physiques des bassins versants de Raïatea.
2.2 Caractéristiques géomorphologiques et géologiques
Les bassins peuvent être répartis selon différents types :
les bassins Faatahi, Papeivi, Tareta sont comparables, petits bassins situés à des altitudesinférieures à 500 mètres, constitués de courtes vallées enserrées de versants très abrupts; cesbassins peuvent être considérés comme de bons représentants des zones érodées pourlesquelles affleurent les coulées basaltiques d'épanchement principal, correspondant aux unités(GA). Le bassin de la Vaitehoro, sur la presqu'île, est également constitué essentiellement deformations anciennes de laves basaltiques d'épanchement principal; sa superficie est plusimportante que les précédents, et il couvre une gamme d'altitudes nettement plus étendue, de60 à plus de 900 mètres.
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le bassin Hitiaa est situé en altitude (> 700 m), dans une zone de planèze. Ce bassin peut êtreconsidéré comme un bon représentant des formations sommitales les plus récentes, vestiges del'ancien bouclier du volcan, constitués de laves basaltiques d'épanchement terminalcorrespondant aux unités (GR).
le bassin Papeiha est le plus grand bassin étudié (30 km2), et comprend plusieurs unitésgéologiques distinctes. On trouve en altitude (> 500 m) des formations récentes deremplissage des vallées (GR), puis à moins de 500 m, des formations plus anciennes de lavesbasaltiques d'épanchement principal (GA).
Sur l'île de Raiatea, plus ancienne, l'érosion a été plus importante, et la géologie de l'île estdominée par les formations anciennes de laves basaltiques d'épanchement principal (GA). Onnote quelques exceptions dans le nord de l'île, notamment sur le bassin de Pufau, avec desformations plus récentes de laves basaltiques d'épanchement terminal (GR), présentes audessus de 300 m d'altitude; le bassin de Vaitahe qui débouche à Uturoa, ville principale del'île, est caractérisé par l'urbanisation de ses versants (U). Le bassin de Faaroa, situé dans lacaldera du volcan, présente des reliefs assez doux, et des formations alluviales assez étenduesà l'aval (PA), à une altitude inférieure à 50 m.
Ne disposant pas d'information numérisée concernant la géologie, les différentes unités de productionont été caractérisées à l'aide des altitudes, ajustées pour chaque bassin de façon à coïnciderglobalement avec les unités définies sur les cartes géologiques (Tab. 3)
Bassin S (km2) GR(%) GA(%) PA(%) U(%) DifférenciationFaatahi 0.6 - 100 - -Papeivi 2.83 - 100 - -Tareta 1.5 - 100 - -Hitiaa 1.37 100 - - -Papeiha 30.6 50 50 - - altitude 500 mVaitehoro 8.2 38 62 - - altitude 500 mPufau 6.18 32 68 - - altitude 300 mFaaroa 5.52 - 79 21 - altitude 30 mVaitahe 1.08 - 90 - (ID)
Atiue 0.85 49 51 - - carte géolMatatia 8.61 51 47 2 - carte géolVaiami 2.60 75 15 - (10) carte géolTitaaviri 13.6 50 50 - - carte géol
Tableau 3 : répartition des unités de ruissellement
La figure 8 résume la distribution des pentes sur l'ensemble des bassins : on note que les valeursmodales des pentes sont généralement situées entre 15 et 30°. Seuls 2 bassins montent une distributionparticulière: Faaroa, dont les pentes sont plus douces, avec une valeur modale comprise entre 5 et 10%; Vaitehoro, dont les pentes sont plus fortes, avec une valeur modale comprise entre 40 et 45°.
- 11 -
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Figure 8: distributions des pentes (en 1/lOeme de degrés) sur les bassins de la côte est et de Raiatea
Altitude Coordonnéesapprox. géogra~ hiques Enregistrement des données
Station nO (m) Longitude Latitude Début Fin
Papeiha CI5 5751500200 15 149°19'16"W )7°39' 16" S 13/08/2003 13/05/2006
Hitiaa C350 5750870300 385 149°19'17"W )7°37'34" S 01/01/2003 23/11/2005
Hitiaa C700 5750870200 700 149°21 '30"W )7°37'40" S 10/02/2003 11/05/2006
Hitiaa C1000 5750600700 1000 149°22'00"W )7°38'06" S 15/03/2004 11/05/2006
Vaiterari-Tareta C4 5752510001 4 149°20'33' 'w )7°32'40" S 24/03/2004 12/05/2006
Faatahi C6 5754510000 6 149°19'12"W )7°34'16" S 17/03/2004 11/05/2006
Papeivi C250 5754520000 254 149°19'51"W )7°34'52" S 28/03/2004 21/04/2006
Vaitehoro C 15 5750470201 65 149°14'44"W 17°45'29" S 21/08/2003 20/04/2006
Pueu C210 5750470300 210 149°16'19"W 17°45'06" S 31/03/2004 12/04/2006
Taravao C630 5750450100 630 149°15'15"W )7°46'56" S 03/01/2003 26/03/2006
Taravao C750 5750450200 750 149°14'50"W \7°47'04" S 25/02/2004 26/03/2006
TAHITI
1El! Vailehoro
IlJFaaroa.Pufau
IOVailahe
• Hitiaa
.Papeivi
ID Faalahio Tarela
- ;
1
~ - -
~ ILJ~ J J u 1 a ft
Tableau 4 : Liste des postes pluviométriques (île de Tahiti).
Classes de pentes
o
5
30
35
:::. 25CI)
:::.'0.~ 20
~<il§-<n 15
.!!!
~"*- 10
RAIATEA
2.3 Le dispositif de mesures hydro - pluviométriques
a) Stations pluviométriques:
11111
11111111111111
11
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Altitudeapprox. Coordonnées ~ éographiQues Enregistrement des données
Station n° (m) Longitude Latitude Début Fin
FaaroaC14 5765000201 14 151°25'21"W 16°50'41" S 16/09/2004 18/05/2004
col de la traversière 5760500500 170 151°25'28"W 16°51'43" S 16/09/2004 19/05/2006
Vaimariri 5760500400 147 151°24'40"W 16°50'04" S 15/09/2004 19/05/2006
Pufau C08 5760540100 8 151°28'27"W 16°45'26" S 22/09/2004 18/05/2004
Pufau C120 5760540200 120 151°20'49"W 16°45'09" S 19/09/2004 18/05/2006
Pufau C260 5760540300 260 151°27'55"W 16°45'09" S 19/09/2004 19/05/2006
Temehani C470 5760591500 470 151°27'18"W 16°45'54" S 17/09/2004 19/05/2006
Vaitahe CIO 5760591201 10 151°26'15"W 16°43'06" S 20/06/2004 19/05/2006
Tapioi C290 5760591500 290 151°27'17"W 16°44'02" S 19/09/2004 19/05/2006
Tableau 5 : Liste des postes pluviométriques (île de Raiatea).
b ) Stations hydrométriques:
TAHITI
Altitude Coordonnéesapprox. géograr hiques Enregistrement des données
Station n° (m) Longitude Latitude Début Fin
Papeiha C15 5751500202-9 15 149°19'16"W 17°39'16" S août-03 mai-06
Hitiaa C700 5758702002-9 700 149°21 '30"W 17°37'40" S avril-99 mai-06
Vaiterari-Tareta C4 5752510001-9 4 149°20'33"W 17°32'40" S mars-04 mai-06
Faatahi C6 5754510001-9 6 149°19'12"W 17°34'16" S mars-04 mai-06
Papeivi C8 5754520001-9 8 149°18'57"W 17°34'25" S mars-04 février-06
Vaitehoro C15 5754470201-9 65 149°14'44"W 17°45'29" S août-03 avril-06
Tableau 6 : Liste des stations hydrométriques (Île de Tahiti)
RAIATEA
Altitudeapprox. Coordonnées éographiques Enregistrement des données
Station n° (m) Longitude Latitude Début Fin
FaaroaC14 5760500302-9 14 151°25'21"w 16°50'41" S sept.-04 mai-06
Pufau COS 5760540101-9 5 151°28'57"W 16°45'26" S oct.-04 mai-06
Vaitahe CIO 5760591201-9 10 151°26'15"W 16°43'06" S sept.-04 mai-06
Tableau 7 : Liste des stations hydrométriques (Île de Raitea)
- 13 -
111111111111111111111
111 2.4 Etalonnage des stations hydrométriques
Temps
'VROlJR
D' il
rh i
+
r) ~nr. r: T.'\R Ir
Figure 9 : étalonnage d'une station hydrométrique
En hydrologie, on mesure les hauteurs d'eau, dont on déduit ensuite les débits à l'aide de la courbed'étalonnage (Fig.9). Cette courbe représente la correspondance hauteur-débit, elle est établie à partirde mesures de débit réalisés par jaugeages pour différentes hauteurs.
Pour estimer les débits associés aux crues rares, une des difficultés provient du fait que les hauteursjaugées restent souvent très inférieures aux hauteurs maximum observées, ce qui oblige à extrapoler lacourbe d'étalonnage au-delà (et parfois très au-delà) des couples H-Q mesurés par jaugeage. Cetteextrapolation, et par conséquent l'estimation ces débits de hautes eaux, est sujette à une grandeincertitude.
11
11
1
1
1
11
1Sur les bassins étudiés, l'insuffisance de jaugeages est en partie compensée par l'abondance del'information disponible pour chacune des stations:
1111
mesures des cotes maximales atteintes au cours d'un événement, à différentes batteriesd'échelles situées en aval ou en amont du limnigraphe, permettant de reconstituer les pentesdes lignes d'eauprofil en travers au droit des différentes sections de mesuresprofil en long sur plusieurs dizaines ou centaines de mètres, selon l'importance de la rivière
Plusieurs méthodes ont été mises en œuvre, afin de réduire l'incertitude sur l'étalonnage des hauteseaux:
application de la formule de Manning: le débit correspondant à une hauteur d'eau est calculépar
Q(h) = K. i05. R(h//3 . S(h)
11
où K désigne le coefficient de rugosité de Manning-Strickler (m1!3.s-1), i la pente hydraulique(m.m1), R le rayon hydraulique (m), rapport de la surface mouillée au périmètre mouillée. Lescaractéristiques S(h) et R(h) peuvent être déterminées à partir des relevés des sections en travers.Les termes K et iQS sont plus difficiles à déterminer: dans un bief naturel, K varieapproximativement entre 10 et 30 selon les dimensions et l'encombrement du lit; la pente i de la
1 - 14 -
1
ligne d'énergie peut être approchée par la pente du fond ou la pente de la ligne d'eau, mais peutconsidérablement varier en cas de changement de la section transversale d'écoulement ou par laprésence d'un obstacle à l'aval. En pratique, on utilise les mesures de jaugeage pour caractériser leproduit Kfs et son évolution vers les hautes eaux (Jaccon, 1986).
simulations hydrauliques, réalisées à l'aide du logiciel HEC-RAS(hllp://www.hec.t1sace.armv.milloftware/hec-ras/) : ces simulations reposent sur les profils entravers des différentes sections d'écoulement, et le profil en long au voisinage de la section demesure des hauteurs d'eau. Les paramètres des simulations: coefficient de rugosité K et lesconditions aux limites peuvent être en partie calés d'après les mesures de débit par jaugeage,et par les hauteurs mesurées en amont et en aval (lorsque des batteries d'échelles ont étéinstallées, ce qui est généralement le cas).
Les résultats sont détaillés en annexe, pour chaque bassin. Les 2 méthodes ont généralement permisd'obtenir des résultats cohérents, ce qui confere une relative fiabilité aux étalonnages de hautes eaux.
Faatahi: La hauteur maximale jaugée est H = 0.32 m ; la hauteur maximale observée est H = 0.81. Lesjaugeages montrent que K.io5 se stabilise autour de la valeur 4.75. L'étalonnage des hautes eaux est construit enappliquant la formule de Manning, dans laquelle Kfs est égal à 4.75. Les simulations hydrauliques ont tendanceà sous estimer les débits jaugés et les pentes des lignes d'eau entre les échelles amont et limni, quelles que soientla valeur du Strickler et la condition aval, peut être par défaut d'information sur la géométrie du bief. On afinalement retenu l'étalonnage fourni par application de la formule de Manning, en notant que cet étalonnagepourrait surestimer les débits.
Hitiaa : cette station est suivie depuis 1985. La hauteur maximale jaugée est H = 1.68 m ; la hauteur maximaleobservée depuis 2004 est - 1.80 m. Pas de problème a priori sur la courbe d'étalonnage.
Papeiha : la section du limnigraphe se trouve une vingtaine en amont d'une rupture de pente, qui établit uncontrôle hydraulique probablement valable pour toutes les cotes. La hauteur maximale jaugée est H = 2 m ; lahauteur maximale observée est H = 2,61 m. Les jaugeages montrent que Kio S augmente régulièrement enfonction de la cote, selon une fonction puissance K.io S = 0.60. ~64. Les simulations hydrauliques sont trèscohérentes avec les débits estimés par application de la méthode précédente, en fixant un Strickler de 25. Cettevaleur semble conforme à l'aspect du lit, assez large et bien dégagé.
Papeihi: La présence d'une chute (- 50 cm) à une dizaine de mètres en aval de l'échelle Iimnimétrique assureprobablement un bon contrôle hydraulique, pour toutes les cotes. La hauteur maximale jaugée est H = 0.60 m ; lahauteur maximale observée est H = 2.60 m. Les jaugeages montrent que les valeurs de Kio S augmentent enfonction de la cote, selon une fonction logarithmique: K.io S = 0.712.Ln(Hm )+ 1.32. L'étalonnage des hautes eauxest construit en appliquant la formule de Manning, dans laquelle K.io S suit la fonction logarithmique déterminée.Les simulations hydrauliques sont très cohérentes avec les débits estimés par application de la méthodeprécédente, en fixant un Strickler de 15. Cette valeur semble conforme à l'aspect du lit, encombré de blocs.
Tareta : La hauteur maximale jaugée est H = 0.97 m ; la hauteur maximale observée est H = 1.86 m. Lesjaugeages montrent que K.io S se stabilise autour de la valeur 1.4. L'étalonnage des hautes eaux est construit enappliquant la formule de Manning, dans laquelle K.iO.5 est égal à 1.6. Les simulations hydrauliques reproduisentde façon satisfaisante les débits jaugés, avec un Strickler de 15, mais l'extrapolation vers les hautes eaux divergede celle obtenue par application de la formule de Manning, sans doute par évolution de la pente hydraulique. Ilconvient donc de modifier l'étalonnage des hautes eaux à l'aide des débits calculés par les simulationshydrauliques. Cet étalonnage est validé, sous réserve d'une éventuelle influence aval (surcote marine, mise encharge pont aval) qui pourrait entraîner une surestimation des débits.
Vaitehoro: La présence d'un seuil (-50 cm) à quelques mètres en aval de l'échelle limnimétrique assure un boncontrôle hydraulique. La hauteur maximale jaugée est H = 0.86 m ; la hauteur maximale observée est H = 1.74m. Les jaugeages montrent que K.i°,saugmente régulièrement en fonction de la cote, selon une fonction puissanceK.io S
= 1.45 H289• Pour les hautes eaux, cette relation conduit à des pentes hydrauliques de l'ordre de 0.07 à
0.08, et l'extrapolation est donc à considérer avec une extrême prudence. L'étalonnage des hautes eaux anéanmoins été construit par application de la formule de Manning, pour laquelle Kio S varie selon la fonctionpuissance déterminée. Les simulations hydrauliques reproduisent de façon satisfaisante les débits jaugés, avec un
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Strickler de 25, mais l'extrapolation vers les hautes eaux sous-estime fortement les débits calculés parapplication de la fonnule de Manning. Plusieurs causes peuvent être envisagées: mauvaise connaissance de lagéométrie locale du bief, notamment à un élargissement de la section en travers en aval de la section deséchelles, remontée du lit au niveau du seuil. L'étalonnage obtenu par application de la fonnule de Manning afinalement été retenu, mais la fourchette d'estimation des débits des PHE, entre 25 et 80 m3/s, selon lesméthodes appliquées indique une très probable surestimation des débits fournis par cet étalonnage.
Faaroa : la présence d'un décrochement à l'aval du pont pourrait assurer un contrôle hydraulique partiel. Lahauteur maximale jaugée est H = 1.14 m ; la hauteur maximale observée est H = 2.60 m. Les jaugeagesmontrent que K,j°,5se stabilise à environ 0.6, et un premier étalonnage des hautes eaux a été construit parapplication de la fonnule de Manning, pour laquelle KioS est égal à 0.6 pour toutes les cotes. Les simulationshydrauliques reproduisent de façon satisfaisante les débits jaugés, avec un Strickler de 10, valeur qui paraîtcependant faible au niveau du radier du pont. L'hydraulicité du bief est sans doute mal décrite pour les basseseaux, compte tenu d'affouillement en amont et en aval du pont. On a admis qu'un Strickler de 20 pouvait êtreappliqué, à partir de débits dépassant 5 m3/s. Les débits ainsi simulés conduisent à établir un nouvel étalonnage,ré-évaluant les débits obtenus par la fonnule de Manning.
Pufau : la construction d'un seuil bétonné assure une très bonne stabilité de la station hydrométrique. La hauteurmaximale jaugée est H =0.96 m ; la hauteur maximale observée est H =2.02. L'étalonnage a été établi à partirdes simulations hydrauliques, qui reconstituent de façon satisfaisante les débits jaugés, en fixant un Strickler de20. Cette valeur paraît adaptée au bief, et a été ensuite appliquée pour reconstituer les débits en hautes eaux, etétablir l'étalonnage de la station.
Vaitahe : L'écoulement est bien canalisé dans un collecteur bétonné et régulier. La hauteur maximale jaugée estH = 0.12 m ; la hauteur maximale observée est H = 1.08 m. L'étalonnage a été établi à partir des simulationshydrauliques. Ces simulations reconstituent de façon satisfaisante les débits jaugés, en fixant un Strickler de 40.Cette valeur paraît adaptée au bief, et a ensuite été appliquée pour calculer les débits de hautes eaux, et établirl'étalonnage de la station.
En résumé, les étalonnages des hautes eaux ont été établis à l'aide de 2 méthodes, dont les résultats sontgénéralement cohérents. Des jaugeages de hautes eaux sont cependant souhaitables, et devraient apporter uneinfonnation essentielle, notamment pour les stations Faatahi, Tareta, Faaroa, et surtout, Vaitehoro.
- 16-
11
2.5 Coefficients de ruissellement 1
11
1
1
1
1
700.0600.05000400.0300.0200.0100.0
• PapeihaFaatahi •
• Papeivi• Pufau• HitiaaeVaitahe• Tareta• Vaitehoro
Faaroa
••
•• ~
•- ~~------.--=---,
~,.. fr\l+",.I~ ...,;,..;" '. ~ ._~ - '. •
000·
00
50.00 -
400.00
350.00
Ê 300.00.sQI
~ 250.00QIVlVl':;
200.00.:::lIII
.QI"t:I 15000.:lQI...:::lIII 100.00:I:
hauteur d'eau précipitée (mm)
Figure 10 : coefficients de ruissellement événementiels pour l'ensemble des bassins côte Est et Raiatea 1Les coefficients de ruissellement correspondent au rapport de la lame ruisselée (écoulement de basenon compris) à la lame précipitée au cours de l'événement. Le calcul du débit de base est réalisé aprèsajustement d'une fonction exponentielle de décrue, calée sur les débits précédant l'apparition de lapremière montée de crue de l'épisode. Le débit de base est soustrait au débit total pour obtenir le débitde ruissellement.
11
Les coefficients de ruissellement varient considérablement d'un bassin à J'autre (Fig. 10). Enconsidérant les coefficients associés aux pluies les plus importantes, les valeurs varient d'environ 20 %(Faatahi, Faaroa) à 70-80% (Hitiaa). Les 2 bassins présentant les coefficients de ruissellement les plusélevés - Hitiaa et Papeiha - sont voisins, ce qui suggère une cohérence régionale. On note égalementque les plus forts coefficients de ruissellement sont obtenus pour les bassins où les formationsgéologiques récentes sont bien représentées : Hitiaa, Papeiha. Ces résultats sont cohérents avec lesconclusions établies par G. Wotling, sur les bassins de la côte ouest.
1111111
- 17 - 11
11111
3. Principes de modélisation
3. 1 Principes généraux
Le modèle utilisé pour les simulations est un modèle distribué. Les unités élémentaires du bassin sontconstituées de mailles carrées régulières. Chaque maille peut être documentée par différentes sourcesd'information spatialisée: MNT pour les altitudes & relief, imagerie satellitaire pour la nature etl'occupation des sols, radar météorologique pour la pluie (Fig. Il).
1111111111111111
Figure Il : discrétisation du bassin en mailles carrées régulières et sources de données
On utilisera notamment les Modèles Numériques de Terrain (MNT), pour:définir les trajectoires d'écoulement de chacune des mailles à l'exutoire du bassindifférencier les unités de production en fonction des altitudescalculer les pentes de chacune des mailles, pour calculer les vitesses de transfert
Le calcul des crues repose sur trois étapes
1/ Interpolation spatiale de la pluie: la pluie est calculée pour chaque maille à chaque pas de temps, àpartir des observations disponibles aux différents postes pluviométriques. La méthode d'interpolationutilisée dans cette étude est celle des polygones de Thiessen, où la pluie calculée en une maille m estégale à celle du poste le plus proche;
2/ Etape de production: on calcule pour chaque maille et à chaque pas de temps la pluie efficace = lafraction de la pluie que l'on retrouvera à J'exutoire du bassin. Cette quantité dépend notamment descaractéristiques texturales et structurales des sols, ainsi que des teneurs en eau des sols;
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3/ Etape de tramfert : on transfère de l'amont à l'aval la lame ruisselée produite par chaque maille àchaque pas de temps. Le temps de transfert est fonction du relief, de la densité et de la géométrie desdrains.
3.2 Fonction de production
Le schéma général consiste à effectuer le bilan d'un réservoir sol, alimenté par la pluie infiltrée, etvidangé par une quantité proportionnelle au niveau dans le réservoir à l'instant t, égale à ds.S(t), oùSet) désigne le niveau du réservoir sol à l'instant t (Fig.12):
_dS-----'-(----'---t) = (1- C(t».p(t) - ds.S(t)dt
avec pet) intensité de la pluie et C(t) coefficient de ruissellement à l'instant t.
'"1 ~ r ...... r 1
..'r· l
i(t) ." ,.- j j
i(t) - f(t) ~-+;(t~'''(l-C(t»!i(t). '"
UJ. vid(t) -.. - 1
Set) iij
j
(l-lü) vid(t) 1 ._______________________________________________________________~ '! J
Figure 12 : Représentation du réservoir sol et de son fonctionnement
Le coefficient de ruissellement C(t) à l'instant t sur la maille m est calculé par le système d'équations:
C(t) = P(t) - O.2.S .(2 _ P(t) - O.2.S)P(t)+O.8.S P(t)+O.8.S
où pet) désigne le « cumul de pluie» calculé à l'instant t :
d pet) = i(t) _ ds.P(t)dt
- 19 -
111111111111111111111
111 L'intensité pe(t) de la pluie efficace à l'instant t est donc égale à C(t).i(t). A cette quantité, on ajoute
la lame exfiltrée pour obtenir .Ia pluie efficace totale à l'instant t sur la maille:
1 pe(t) = C(t).i(t) + w.ds.S(t)
11
La fonction de production utilisée comporte 3 paramètres:
S (mm), que l'on peut interpréter comme étant la capacité de stockage du solds 0-'), le coefficient de vidange ou de ressuyage du sol, sous l'action de la percolation profonde, dudrainage latéral, de l'exfiltration et de l'évapotranspirationw (sans dimension), le coefficient d'exfiltration du sol
1 3.3 Fonction de transfert
1La fonction de transfert retenue est le modèle de l'onde cinématique (Fig.]3), qui établit que la vitessede transfert appliquée à la lame ruisselée est calculée à l'aide de la formule de Manning:
Figure 13 : application du modèle de l'onde cinématique à une maille du bassin
où K désigne le coefficient de rugosité de Manning-Strickler, i la pente hydraulique, R le rayonhydraulique, rapport de la surface mouillée au périmètre mouillée. On supposera que:
p
Bilan sur maille m au tcmp~6tles sections transversales d'écoulement sont de formerectangulaire. Ces largeurs peuvent être fixées
directement (paramètre À du modèle de l'ondecinématique simple), ou être calculées à partir d'unerelation du type À = Ào.SIl, où S désigne la superficiedu bassin en amont de la maille considérée(paramètres 1..0 et p du modèle de l'onde cinématiquegéomorphologique).les pentes hydrauliques sont fournies par le MNT
Le modèle de transfert fait intervenir 2 paramètres pourl'onde cinématique simple:K (m'l3.s-'), le coefficient de rugosité de Manning-Strickler
À (m), la largeur de la section d'écoulement
et 3 paramètres pour l'onde cinématique géomorphologique :K (ml!3.s·I), le coefficient de rugosité de Manning-StricklerÂ.O (m.km-'), coefficient d'ajustement
13, sans dimension
1
1
11
1
11
11
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1
4. Résultats de la modélisation
Le modèle a été appliqué aux différents bassins, en utilisant la plate-forme de modélisationMERCEDES de l'Atelier Hydrologique Spatialisé ATHYS : http://www.athvs-sofLorg .
Les Modèles Numériques de Terrain (MNT) ont été fournis par le Ministère de l'Urbanismede la Polynésie Française:
MNT au pas de 25 m sur l'ensemble de l'île de TahitiMNT au pas de 10 m sur l'ensemble de l'île de Raiatea
La maille de discrétisation des bassins a été fixée égale au pas du MNT, soit 10 ou 25 m. Pour réduireles temps de calcul parfois importants (lorsqu'on utilise le modèle de l'onde cinématique pour les plusgrands bassins), un échantillonnage 1Oxl 0 a été systématiquement pratiqué, ce qui revient à utiliserdes mai Iles de 250 m de côté pour Tahiti, et de 100 m pour Raiatea.
Les pluies intervenant dans le calcul des débits ont été discrétisées au pas de temps de 5 minutes.
4.1 Application du modèle sur les bassins de type (GA)
Le modèle a d'abord été appliqué sur les bassins essentiellement constitués d'unités (GA) : Faatahi,Tareta, Papeivi. Des résultats corrects ont été obtenus, en fixant le même jeu de paramètres pour ces 3bassins, et pour tous les épisodes. Ce faisant, il faut noter que nous ne cherchons pas la performancemaximale du modèle sur chaque bassin, mais plutôt une cohérence spatiale pour valider deshypothèses de fonctionnement associées à un type d'unité, susceptibles d'être généralisées ensuite.
11111111111
Les valeurs retenues finalement sont:
- Production :GA : Fonction ses avec 5 = 200 mm, W= 0.1, ds = 15 fI
- Transfert:Versant (5 < 10 ha)Rivière (5 > 10 ha)
: Fonction OC simple Strickler =15, À = 50 m, pente MNT: Fonction OC géom. Strickler = 15, À = 5.505
, pente MNT
111
Deux classes de transfert ont été distinguées, en fonction de la superficie du bassin en amont dechaque maille. Les mailles versant drainent moins de ID ha, et on considère que l'écoulement sur cesmailles est de type diffus (écoulement en nappe), d'où une largeur de section transversale importantepar rapport au tirant d'eau. Les mailles rivières sont définies comme les mailles drainant plus de 10 ha,et pour ces mailles, la largeur de la section transversale a été fixée à partir de la relation:
À = 5.805
avec À en m, S la superficie drainée amont, en km2. Cette relation a été mise a point à partir dessections en travers des exutoires des 9 bassins.
La qualité des simulations peut être traduite par une mesure d'écart, par exemple l'écart quadratiquemoyen, EQM:
- 21 -
1111111
111111111111
I~ I[Cal(i) - Obs(i)fEQM =_fn _
~ IObs(i)n
Ce critère exprime le rapport des écarts quadratiques moyens à la valeur du débit moyen observé aucours de l'épisode. Un EQM de 1 signifie que l'écart moyen entre débit calculé et débit observé estégal à 100% du débit moyen observé au cours de l'épisode. L'utilisation du débit moyen permet denormer le critère, et de comparer directement la qualité des résultats pour différents épisodes et pourdifférents bassins. Le critère EQM est calculé pour tous les pas de temps pour lesquels le débit observéest supérieur à 10 % du débit maximum au cours de la période totale d'observation, pour privilégierles pointes de crue dans le calcul du critère.
Une valeur seuil de 1 sera généralement considérée comme satisfaisante, compte tenu du fait que lesparamètres du modèle ne sont pas optimisés d'un bassin à j'autre et d'un épisode à l'autre, et que defortes incertitudes pèsent sur les entrées et les sorties du modèle: détermination de la pluie à l'échelledu bassin, estimation des débits de hautes eaux pour citer les principales. Pour fixer les idées, uncritère de 1 conduit à une différence de 20 % sur les débits de pointe, si l'on considère que le débit depointe est par exemple 5 fois supérieur au débit moyen, et que les écarts sont régulièrement distribuéssur l'ensemble de l'hydrogramme.
La comparaison des hydrogrammes observés et calculés est globalement satisfaisante pour lesépisodes sélectionnés sur les bassins de Faatahi, Papeivi et Tareta (Fig. 14 à 16). Les critères EQMvarient de 0.46 à 0.68 pour les 5 épisodes majeurs de Faatahi, de 0.50 à 0.97 pour les 6 épisodesmajeurs de Papeivi, de 0.50 à 1.02 pour les 5 épisodes majeurs de Tareta,
FAATAHI
oL-~~---.........---__---+=::::===:::.__---+---=:::::::::l200 1110 mmo 20 44) 60 80 100 120 144) 160
Pu dt t.mps: Smn
11111
m31s
2
1.4 ........
1.2
1 .........
0.8
deb: 31/10/2004,23hOO fin: 01/11/2004,13h15__--~---__ o
20
...................................................... 44)
.. 60
................................... . 80
.. ... 100
120
144)
1111
Figure 14 : Simulation de la crue du 31/]0/2004 - Faatahi - EQM = 0.46
- 22 -
11
PAPEIVI 1deb: 20/0212005,08h55 fin: 211 212005,1 OhOO
50
1
11
1
1
250
Q calculé
200
_-----_....._.-----------,.0.................................... 10
20...................................................... $0
........................................ .... 40
.................................................................................................... 50
........................... 60
r-------..., 70
Q observé 80
90100
.................. 110................. 120
130......................... 140
......... 150
$00160
1110 mm150PM d~ ~mps: 5 mn
100
m$'"
8.--~__-_7.5
7 .
60S
6
5.5
5
4.5
4
$.5
$
2.5
2
1.5
1
0.5
oo
Figure 15 : Simulation de la crue du 20/0212005 - Papeivi - EQM = 0.63
TARETA
deb: 22/0412006,21h55 fin: 23/412006,05h50
11
Figure 16 : Simulation de la crue du 22/0412006 - Tareta - EQM = 0.74 11111
280 1110 mm90
.......................... 260
8070
............_ _ 180
......................................................... 200
.................................................................... 220
....................... . 240
...~ --------.o............................................................................................... 20
.. -----------40
............................. 60
r----------, 80
Q observé 100
Q calculé 120"-------' 140
HO
40 50 60PM d~~mps:5 mn
m3'"
14
13
12
11
10
9
8 ............
7
6
5
4
3
2
1
00 10 20 30
NB : sur J'exemple de Tareta, on voit que la première pointe de crue est nettement sous-estimée, ce quiest lié à J'occurrence de pluies relativement abondantes lors des 24h précédentes. L'initialisation dustock hydrique du bassin ne tient pas compte de ces pluies, et devra être mieux représentée dans lemodèle ultérieurement.
11
4.2 Application du modèle sur les bassins de type (GR) 11
- 23 - 11
1
1
- Production:GR : Fonction ses avec 5 =100 mm, W =0.1, ds =2/
Le modèle a ensuite été appliqué sur les bassins essentiellement constitués d'unités (GR). Un seulbassin présente cette caractéristique: Hitiia. Le calage du modèle sur ce bassin a conduit aux valeursde paramètres suivantes:
Par rapport aux bassins précédents, les paramètres de production ont été nettement modifiés, ettraduisent le fait que le bassin d'Hitiaa est beaucoup plus productif que les bassins de Faatahi, Papeiviet Tareta. Cette différence se traduit non seulement par une valeur de S inférieure de moitié, maiségalement par une valeur de ds également très inférieure. Ainsi, les sols de l'unité (GR) auraient unemoindre capacité d'absorption que ceux de (GA), et le ressuyage des sols entre deux averses seraitégalement moins important que pour une unité (GA).
111111
- Transfert :Versant (5 < 10 ha)Rivière (5) 10 ha)
: Fonction OC simple Strickler =5, À =50 m, pente MNT: Fonction OC géom. Strickler = 15, À =5.505
, pente MNT
11
Le modèle de transfert a également dû être modifié, en considérant un Strickler de 5 (au lieu de 15) surversant. Cette modification signifie qu'il est nécessaire de ralentir les écoulements sur les versantsd'une unité (GR) dans le modèle. Ceci semble lié au choix d'une section rectangulaire: lesécoulements étant plus importants sur (GR) que sur (GA), il est possible que ce type de section induiseune surestimation relative des rayons hydrauliques dans les sections, et par conséquent unesurestimation des vitesses.
1 Les simulations sont de très bonnes qualités sur Hitiaa (Fig.17). Les critères EQM varient de 0.30 à0.69 pour les 5 épisodes majeurs de Hitiaa.
PM d. tomps: 5 mn
Figure 17 : Simulation de la crue du 31/10/2004 - Hitiaa - EQM = 0.44
O.\!oooooo!"!'!!!~~--=~~~~:.....---==---------+---=~~----..1.250 III0mm300 44)0
............. 200
.......................... 75
............................. 150
....................................... 225
................................................... 25
.................................................................... 175
. 125
__r------, 0
............................................................................... 50
.................................................................................. 100Q observé
Q calculé
deb: 31/1012004,OOh05 fin: 01/1112004,24hOO
5 ..
20
m315
50 1 _-.......,..........,...............,
30
25 .
35 ..
15
10
Le modèle a ensuite été appliqué sur les bassins mixtes, constitués d'unités (GR) et (GA) : Papeiha,Pufau, ou d'unités (GA) et (PA) : Faaroa, ou encore d'unités (GA) et (U) : Vaitahe.
4.3 Application du modèle sur les bassins à production différenciée
11
1
1111111
- 24 -
1
1PAPEIHA 1Le bassin de Papeiha est constitué de 2 types d'unités géologiques, (GR) et (GA), que l'on adifférenciés par J'altitude 500 m.
Pentes en rn/km - bassin de Papeiha
Lacune d'information du MNT
Altitudes, en m - Bassin de Papeiha
Lacune d'information du MNT
.J Pape iha .alt0-14G147-2'322'33-43843'3-584585-731732-878879-10251026-11721173-131'31320- 4GG
11111
On vérifie que les crues de la Papeiha sont convenablement reconstituées, en appliquant les jeux deparamètres déterminés précédemment pour ces 2 unités (les paramètres de transfert retenus sont ceuxassociés à GR, qui représente l'écoulement dominant) : 1
: Fonction oe simple Strickler =5, À = 50 m, pente MNT: Fonction oe géom. Strickler = 15, À = 5.S05
, pente MNT
- Production:GA : Fonction ses avec S = 200 mm, W = 0.1, ds = 15/GR: Fonction ses avec S = 100 mm, W = 0.1, ds = 2/- Transfert:Versant (S < 10 ha)Rivière (S > 10 ha)
111
111
11
......_ ......._ _.... 90
. 100
.=""'--__-f 11 0
.....__._.._ _ _- 80
10
.............. 20
... __ .. __ _ _ - 30
................................. 44)
............................................................. $0
......................................................................... 60
. 70
deb: 16/1112DD3,1Qh4D fin: 18/1112DD3,D2h55m31S
244) f"'...."IIIII••"'........220
200
180
160
144)
120
100 .
80 .
60 .
44) ..
20
o.L------~:::;.""""~-+------+- ---+ '- .....::::::=====d120 1110 mmo $0 100 1$0 200 2$0 300 HO
PilS d~ ~mps: $ mn
Figure 18 : Simulation de la crue du 16/1112003 - Papeiha - EQM = 0.41
Les simulations sont généralement de bonne qualité sur Papeiha. Les critères EQM varient de 0.33 à0.64 pour les 8 épisodes majeurs de Papeiha.
11
- 25 - 11
1111
PUFAU
Le bassin de Pufau, sur l'île de Raiatea, est constitué de 2 types d'unités géologiques, (GR) et (GA),que l'on a différenciés par l'altitude 300 m.
Figure 19 : Simulation de la crue du 12/02/2006 - Pufau - EQM = 0.28
2-6161-121121-180180-240240-299299-359359-418418-478478-537537-297
.. 20
...................................... 40
..................................................... 80
........................................................... 60
140
............................... 100
Q observé
Q calculé
......................................................................... 120
.................................... r---------,
__----------------------;0
: Fonction oe simple Strickler =15, À. = 50 m, pente MNT: Fonction oe géom. Strickler = 15, À. = 5.S0.5
, pente MNT
deb: 1210212006,14h05 fin: 12/212006,18hOO
10 0-199 1~-~
2 ..
4 ..
6
mSIs16,- _
14 .
12
Les simulations sont de bonne qualité sur Pufau (Fig.19). Les critères EQM varient de 0.28 à 0.81pour les 7 épisodes majeurs de Pufau.
oL--_-__-.LL ----'__~===:::::~=~~=~d1601110 mmo S 10 1S 20 2S SO SS 40 46
PM df t.mps: S mn
On vérifie que les crues de la Papeiha sont convenablement reconstituées, en appliquant les jeux deparamètres déterminés précédemment pour ces 2 unités:
- Production :GA : Fonction ses avec S = 200 mm, W= 0.1, ds = 15 rIGR: Fonction ses avec S = 100 mm, W = 0.1, ds = 2 ri- Transfert:Versant (S < 10 ha)Rivière (S > 10 ha)
11
1
1
1
11
111
1
111
111
- 26 -
11
FAAROA 1Le bassin de Faaroa, sur l'île de Raiatea, est constitué de 2 types d'unités géologiques, (GA) et (PA),que l'on a différenciés par l'altitude 50 m. 1
On a admis que la contribution des unités (PA) était équivalente à celle des unités (GR) : comme surles unités (GR), le drainage des sols est limité par des pentes faibles et par une percolation profondelimitée, compte tenu de la présence d'une nappe alluviale. Dans ces conditions, on vérifie que les cruesde Faaroa sont convenablement reconstituées, en appliquant:
Ill-5454-9999-144144-1.8E1188-2'233-278278-322322-367367-412~12- 57
11111
............................................................................................................................................ 20
............................................................................................................................................ 100
deb: 2110212005,22h45 fin: 22/212005,11 h15
11
1
11
1
1
1~910 roro
...... 60
........ 120
1%
............................... 80
120
o observé
o calculé
100
,..-----------, %
60 80PilS d~ Ù'rops: S ron
: Fonction oe simple Strickler =15, 'Je = 50 m, pente MI\JT: Fonction oe géom. Strickler = 15, 'Je = 5.S05
, pente MNT
Figure 20 : Simulation de la crue du 21/02/2005 - Faaroa - EQM = 0.41
ro31s
%
3S
30
2S
20
1S
10
S
00 20
- Production :GA : Fonction ses avec S = 200 mm, W = 0.1, ds = 15 j"1PA : Fonction ses avec S = 100 mm, W = 0.1, ds = 2 j"1- Transfert:Versant (S < 10 ha)Rivière (S > 10 ha)
Les simulations sont de bonne qualité sur Faaroa (Fig.20). Les critères EQM varient de 0.41 à 0.91pour les 7 épisodes majeurs de Faaroa. 1
11
- 27- 11
1111
VAITAHE
Le bassin de Vaitahe, sur ['île de Raiatea, est constitué de 2 types d'unités productives élémentaires,(GA) et (U). On a considéré que l'urbanisation était de type diffus, et occupait la totalité du bassin avecune densité plus ou moins régulière.
11111
11-4646-8282-118118-154154-190190-225225-261261-297297-333333-"\,9
Les critères EQM varient de 0.37 à 1.00 pour les 5 épisodes majeurs de Vaitahe.
: Fonction OC simple Strickler =15, À = 50 m, pente MNT: Fonction OC géom. Strickler = 15, À = 5.505
, pente MNT
111111111111
Il n'est donc pratiquement pas possible de différencier ces unités, et on a considéré pour ce bassin unenouvelle fonction de production, dite SCS urbain, dans laquelle l'expression du coefficient deruissellement est donnée par:
C 'Ct) = IMP + (l - IMP ).C (t)
où CCt) est le coefficient de ruissellement calculé par la fonction SCS pour la partie naturelle dubassin, et IMP un coefficient d'imperméabilité qui représente la densité d'urbanisation.
Le coefficient d'imperméabilisation du bassin peut être déterminé comme étant le coefficient deruissellement associé aux petites pluies (pour lesquelles seules les surfaces imperméabiliséescontribuent au ruissellement). Ce coefficient a pu être estimé à 0.1, et il sera intéressant de vérifier àpartir de photographies aériennes la réalité de cette valeur.
Dans ces conditions, on vérifie que les crues de Vaitahe sont convenablement reconstituées (Fig.21),en appliquant:
- Production :GA - urbain: Fonction ses avec IMP = 0.1, 5 = 200 mm, W= 0.1, ds = 15 fI- Transfert :Versant (5 < 10 ha)Rivière (5 > la ha)
- 28-
Figure 21 : Simulation de la crue du 16/02/2005 - Vaitahe
4.4 Cas du bassin Vaitehoro
0 ....0 --..,.""---'------>.0----.-+S----2-+-0----2-+-S------l$0·l9.omm
PilS d~ "mo.: S mrj
11111111111111
. '10
. 60
. $0
Q observé
Q calculé
Epi 3, deb: 1610212005,21 h50 fin: 17/212005,00h15
2 .
4 .
$ .
..
Cette dernière hypothèse a par exemple reçu une validation satisfaisante, en appliquant lemodèle:
Le bassin Vaitehoro est essentiellement constitué de l'unité (GA). Il n'a cependant pas étépossible de simuler les crues en ne considérant que ce type d'unité. Des réponses rapidesapparaissent dans la plupart des épisodes de crue, suggérant des contributions localisées plusimportantes que celles des unités (GA). Cette « anomalie », par rapport aux autres bassins oùles unités (GA) sont dominantes, peut recevoir plusieurs interprétations:
des sols peu épais, voire des roches affleurantes sur une partie du bassin, peut-êtresous l'effet de pentes qui sont plus importantes sur le bassin de la Vaitehoro que surl'ensemble des autres bassins;
des teneurs en eau dans les sols plus élevées en altitude, compte tenu de pluies plusabondantes et de températures moins élevées, donc une moindre évapotranspiration.
- 29 -
: Fonction OC simple Strickler =15, À = 50 m, pente MNT: Fonction OC géom. Strickler = 15, À = 5.S05
, pente MNT
- Production :< 500 m : Fonction ses avec S = 200 mm, W = 0.1, ds = 15/> 500 m : Fonction ses avec S = 100 mm, W = 0.1, ds = 2/- Transfert:Versant (S < 10 ha)Rivière (S > 10 ha)
Le modèle de production comprend 2 unités différenciées par l'altitude 500 m. Le bassin de laVaitehoro, qui semble homogène du point de vue de la géologie, montre donc que l'altitude,pourrait être le facteur déterminant pour différencier les fonctionnements hydrologiques.
A vec ce modèle, les simulations sont de bonne qualité sur Vaitehoro (Fig.22). Les critèresEQM varient de 0.42 à 0.89 pour les 5 épisodes majeurs de Vaitehoro.
1111111
11
deb: 06/1212004,OOh05 fin: 07/1212004,24hOO
.... 120Q observé
Q calculé
'\: "!'" , "'................... -jl&0
. ; , ; ·-j~o
20 -1 ;.. ; .; -1
~O ,1 ; ........................................•......
mS,..&o....-_-_-~
1
11
1
1L12Lo-----lu-O---~1~'l4)~---11.50----=~~lt~0~~~~lJ~0~~=!214ho mm
PM 4. ttmp., 5 mn
11
Figure 22 : Simulation de la crue du 06/1212004 - Vaitehoro
Néanmoins, on rappellera gue le bassin de Vaitehoro est celui pour lequel les incertitudes surl'étalonnage des hautes eaux sont les plus fortes. L'étalonnage doit donc être confirmé par desmesures plus précises. Plus généralement, il paraît souhaitable d'envisager un suivi renforcéde ce bassin, dont l'interprétation pose de nouvelles questions.
11 4.5 Application du modèle sur les bassins Ouest et Sud de Tahiti
1Les bassins de la côte Ouest: Matatia, Atiue, Vaiami, et Sud: Titaaviri ont été étudiés par G. Wotlinget sont constitués de plusieurs unités élémentaires de production:
11111
Matatia: GR, GAAtiue : GR, GAVaiami: GA, GR, UTitaaviri : GR, GA
Le modèle utilisé par G. Wotling est très semblable à celui qui a été utilisé dans cette étude: lafonction de production ses peut en effet être associée à des processus de génération de ruissellementpar saturation des sols, l'évolution du coefficient de ruissellement ses est très semblable à celle ducoefficient calculé à l'aide de l'indice topographique. La fonction de transfert est pratiquement lamême, celle de l'onde cinématique. La distribution spatiale des unités de production, GA, GR, PA, Uest directement inspirée de celle proposée par Wotling.
Le nouveau modèle correspond toutefois à une réduction du nombre de paramètres, allant dans le sensde la simplification des applications du modèle. Dans ces conditions, il fallait s'assurer que le modèlerestait performant sur les bassins précédemment étudiés à Tahiti.
11
Atiue
Les simulations effectuées avec les jeux de paramètres "standard", établis pour les bassins de la côteest de Tahiti et de l'île de Raiatea conduisent à des simulations acceptables pour ce bassin (Fig. 23).Les critères EQM varient de 0.45 à 0.80 pour les 5 épisodes majeurs de Atiue.
11
- 30-
111
deb: 11103/1997,12hOO fin: 12/3/1997,24hOO
: Fonction OC simple Strickler =5, le = 50 m, pente MNT: Fonction OC géom. Strickler =15, le = 5.S0.5
, pente MNT
- Production :GA : Fonction ses avec S =200 mm, W =0.1, ds =15/GR : Fonction ses avec S =100 mm, W =0.1, ds =2 II- Transfert:Versant (S < 10 ha)Rivière (S > 10 ha)
111
m315
1
11
180
80
'lO
,.._------------.01" ,r
0.8 ..
·······1
:: .............................••••.•••..••••..•.•.••••••••••....••..••..••.••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••~~ç~o10---~-O---1·00~5:::!~1=~0~~::2=OO~~~2~~~0--s~o~o======S5=0==='lOi::0=~lQ91O mm
Pas (h· bomps: s mn\HOO
Figure 23 : Simulation de la crue du 11/0311997 - Atiue
Matatia 1Les simulations effectuées avec les jeux de paramètres "standard", établis pour les bassins de la côteest de Tahiti et de l'île de Raiatea surestiment les débits observés, et le paramètre S a été porté à 150mm pour les unités GR. Cette modification peut s'interpréter comme le fait que les bassins de la côteouest sont globalement moins arrosés que ceux de la côte est de Tahiti, et que par conséquent, lesteneurs en eau des sols sont moins élevées en début d'épisode. Une quantité d'eau plus importante estdonc nécessaire pour saturer les sols. Après modification, les simulations sont acceptables pour cebassin (Fig. 24). Les critères EQM varient de 0.57 à 0.93 pour les 6 épisodes majeurs deMatatia.
111
: Fonction OC simple Strickler =5, le =50 m, pente MNT: Fonction OC géom. Strickler =15, le =5.S0 5
, pente MNT
- Production:GA : Fonction ses avec S =200 mm, W =0.1, ds =15/GR : Fonction ses avec S =150 mm, W =0.1, ds =2/- Transfert :Versant (S < 10 ha)Rivière (S > 10 ha)
11111
- 31 - 11
11
Figure 24: Simulation de la crue du 17/02/1996 - Matatia
:l..=....J....6....·~:!.~~~..~....~·..·~....~....~....~.. ~~~:::::::~=::::==;~====:::::j90o 50 100 150 200 250 300 350 400 1~910 mm
Pas d. tt>mlls: 5 mn
deb: 17102/1QQ6,02hOO fin: 18/2/1QQ6,114hOO
40
60
80
30
. 10
............................ 10
.. 50
................................... 20
___~_~-__--rO
Q calculé
Q observé .
4 .
6 .
8 ..
m31s
20 TI_I""Tr"l....---,r-'-~----.,.-,..,.----~-.......---.-..------,
12 ......
10 ......
14 ..
16
1
111
11111
Vaiami
Le bassin de la Vaiami est un bassin relativement urbanisé, et on a utilisé la fonction de productionses urbain, avec un coefficient d'imperméabilité de 0.10. La plus grande partie du bassin est de type(GA) à l'exception de l'amont du bassin (GR). Les simulations effectuées avec les jeux de paramètres"standard", établis pour les bassins de la côte est de Tahiti et de j'île de Raiatea conduisent à dessimulations acceptables pour ce bassin (Fig. 23). Les critères EQM varient de 0.30 à 0.98 pour les8 épisodes majeurs de Vaiami.
deb: 26/11/19S9,24hOO fin: 2S/11/19S9,12hOO
: Fonction oe simple Strickler =5, "Je =50 m, pente MNT: Fonction oe géom. Strickler =15, "Je =5.S0.5
, pente MNT
111
- Production:GA + U : Fonction ses urbain avec IMP =0.2, S =200 mm, W =0.1, ds =15/GR : Fonction ses avec S =100 mm, W =0.1, ds =2/- Transfert :Versant (S < la ha)Rivière (S > la ha)
l..J~n-s---..18tO==:::::..--2....2S----2.....70-----==:31:::S::::=::==::36=O==...llq~o mmPè\5 d. t.mps: S rnn
...................... %
Q observé
Q calculé
.......................................................................................................................... 20
2 .
411
11
1Figure 25: Simulation de la crue du 11/03/1997 - Vaiami
11
- 32 -
11
Titaaviri
Les critères EQM varient de 0.30 à 0.98 pour les 8 épisodes majeurs de Vaiami.
: Fonction OC simple Strickler =5, le =50 m, pente MNT: Fonction OC géom. Strickler = 15, le =5.S05
, pente MNT
Les simulations effectuées avec les jeux de paramètres "standard", établis pour les bassins de la côteest de Tahiti et de l'île de Raiatea conduisent à des simulations acceptables pour ce bassin, notammentpour l'épisode du 04/02/1998, dont la période de retour est supérieure à 20 ans (Fig. 26).
- Production:GA + U : Fonction ses urbain avec IMP =0.2, S =200 mm, W =0.1, ds =15/GR: Fonction ses avec S =100 mm, W =0.1, ds =2/- Transfert:Versant (S < 10 ha)Rivière (S > 10 ha)
11111
1
111....... 15~
Q observé
Q calculé
...................................... S~
..................................................................... Z50
............................................................... z~o
....................................................................................................... 1~~
deb: 04102/1998,12hOO fin: OS/2/1998,24hOOro31S
6~~ .----- _
no
Z~~ ..
3~~ .
5~~
.I----9--Z--'-~-''''''3-8-=----,....84----Z3'-0----=~Z1!!!!6 --.,,~""3-22..l3~"~ mm
PM d. t.rnllS: 5 rnn
Figure 26: Simulation de la crue du 04/02/1998 - Titaaviri
Les critères EQM varient de 0.68 à 0.93 pour les 4 épisodes majeurs de Titaaviri.
11111111
- 33 - 11
111111111111111111111
4.6 Synthèse et interprétation des résultats
Le tableau suivant résume les résultats obtenus sur chaque bassin. Les simulations sont globalementacceptables sur l'ensemble des bassins, et les écarts entre débits observés et débits simuléspeuvent sans doute être attribués en partie aux incertitudes sur les pluies (faible nombre depostes par bassin, au regard de la variabilité spatiale induite par le relief) et sur les débits(imprécision des étalonnages). Rappelons que l'objectif n'était pas d'optimiser lesperformances du modèle sur chaque bassin, mais de dégager une cohérence d'ensemble sur lanature et la localisation des processus hydrologiques de formation des crues.
lBassin EQM EQM EQM Nmm max med
lFaatahi 0.46 0.68 0.52 5
lPapeivi 0.50 0.97 0.66 6
rrareta 0.50 1.02 0.74 5
lFaaroa 0.41 0.91 0.64 7
!Fufau 0.28 0.81 0.53 7
lVaitahe 0.37 1.00 0.45 5
lHitiia 0.30 0.69 0.42 5
lPapeiha 0.33 0.64 0.44 8
lVaitehoro 0.42 0.89 0.57 5
IAtiue 0.54 1.07 0.72 6
lMatatia 0.73 1.97 0.87 7
Vaiami 0.30 0.98 0.80 8
lMatatia 0.57 0.93 0.68 6
IAtiue 0.45 0.80 0.69 5
Titaaviri 0.68 0.93 0.78 4
Tableau 8: Indicateurs de performance du modèle pour chaque bassin
La définition de fonctionnements hydrologiques spécifiques selon une typologie GR-GA, ouamont/aval, semble donc pertinente pour la quasi-totalité des bassins. Ces fonctionnementsont été identifiés à partir des bassins «mono-géologiques» : Faatahi, Tareta, Papeivi pourl'unité GA, Hitiia pour l'unité GR, puis validés pour les bassins «mixtes ».
Les productions de ces unités sont très différentes (Fig.27). A pluie égale (ici 220 mm), deuxsimulations ont été réalisées, en considérant le bassin comme une unité GR (S = 100 mm, ds =
2/) ou GA (S = 200 mm, ds = 15/). Les débits de pointe et les volumes ruisselés sont dansun rapport supérieur à 2. Pour d'autres épisodes, ces rapports peuvent atteindre 3, voire 5 ouplus.
- 34-
11
••J.----,-,--~::;S4;;,..,~-~S1----•.=.~==....."""""--,-.,-121910 r\l1Yl
Pil:5 df "'mps: 5 mn
•• j .
11
11
,..
........ ~o
. -j"•
Epi 1, deb: 21110412006,08h40 fin: 21/412006,24hOO
.. 1·····································
"....
Figure 27 : Simulations associées à GR (noir) et à GA (rouge), à pluie égale
Le paramètre de production S peut s'interpréter comme la capacité de stockage du sol. Cettecapacité dépend notamment de l'épaisseur du sol, de sa porosité et de la teneur en eau initiale.Les valeurs obtenues, 100 et 200 mm, indiquent que la capacité de stockage sur GR est deuxfois moindre que celle de GA, sans doute parce que les teneurs en eau initiales y sont plusélevées pour différentes raisons : pluviométrie plus abondante et évaporation moindre enaltitude, percolation profonde et drainage latéral favorisé sur les matériaux anciens fracturés.
111
Le paramètre de production ds traduit la vitesse de ressuyage des sols, sous l'action conjuguéede l' évapotranspiration, de la percolation profonde et du drainage latéral du sol. Le coefficientde vidange est dans un rapport 7.5 pour les unités GA et GR : pour un stock de 100 mm dansle sol, la vidange est de 2x100 mm.fl pour GR, et de 15xl00 mm./ (soit 62.5 mm.h- I
) pourGA. Ces différences peuvent s'expliquer en partie par la fracturation des laves et les fortespentes des terrains (GA): la première favorise la percolation profonde, les secondes ledrainage latéral et l'exfiltration.
Le fait que ces paramètres soient représentatifs des unités GR/GA ou amont/aval sur tous lesbassins est très positif, et laisse espérer une application généralisée du modèle aux îles deTahiti et de Raiatea, voire à d'autres îles de Polynésie. D'autres unités, PA et U, peuvent jouerun rôle important dans la formation des crues: PA semble avoir une réponse comparable auxunités GR, et l'urbanisation peut être intégrée dans le modèle de production au moyen d'uncoefficient d'imperméabilité.
11111
Le bassin de Vaitehoro, essentiellement constitué de terrains (GA), semble cependantaccréditer l'hypothèse que, plus que la géologie, c'est l'altitude qui constituerait en fait lefacteur discriminant les réponses hydrologiques. Cette hypothèse constitue une piste derecherche à approfondir, afin de transposer convenablement le modèle à d'autres bassins:comment réagissent exactement les terrains (GA) situés à des altitudes élevées, supérieures à5-600 m ? Le bassin de Vaitehoro montre que ces terrains s'avèrent productifs, mais une forteincertitude pèse sur l'étalonnage de la station.
Les paramètres de transfert sont homogènes pour l'ensemble des bassins, à l'exception ducoefficient de Strick1er sur les mailles versant. Ce coefficient est de 5 sur les bassins àdominante (GR) et de 15 sur les bassins à dominante (GA), moins productifs. Il s'agit trèsprobablement d'un biais numérique lié aux hypothèses faites sur le ruissellement en nappe surversant: cette hypothèse conduit à sous-estimer les vitesses pour les écoulements faibles, cequi est compensé dans les simulations par une augmentation du Strickler.
11111
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11111
4.7 Application au calcul des crues de projet
On retiendra comme pluie de projet centennale le modèle proposé par Wotling, dont les hauteurs depluie correspondent à la fréquence centennale, pour toutes les durées de 5 mn à 24 h.
111
Pluie de projet • Hitlaa Pl
1lU ---'---1--
.!-.....~
Pluie de projet Hitiaa Pl (zoom 2h)
In.t ---+----+----_-----1---+---1
11
Figure 28 : Pluie de projet centennale- Papeiha
L'application du modèle à la pluie de projet conduit à une crue de projet dont le débit de pointe est deplus de 927 m3/s. Danloux (2003) mentionne un débit maximal observé de 880 m3/s (cyclone Veena,en 1983), et estime le débit de pointe centennal à environ 900 m3/s. Le résultat fourni par lacombinaison pluie de projet Wotling + modèle pluie-débit distribué est donc très cohérent avec cettevaleur.
Crue de projet Papeiha - T = 700 ans
Pluie de projet Hitiaa P 7- T = 700 ans11111
mSI5
'441.tz'Cl
t •••
•••
•••
12' ". 143 154Pi\S ~t t.rnps: $ rnn
10' 17.
•••s••
S~9.. mm
111111
Figure 29: Pluie et crue de projet centennales - Papeiha
Notons toutefois que le concept de pluie de projet est complexe: réduire l'information pluviométriquehistorique à un événement synthétique, censé conduire à une crue de période de retour fixée, est unegageure qui demande à être validé par une étude approfondie. Parmi les biais qui peuvent intervenirdans la construction de la pluie de projet associé à une période de retour T, citons notammentl'utilisation des intensités de même période de retour T, pour toutes les durées, qui conduit à une formede pluie maximisant la crue.
Une deuxième approche a consisté à reproduire les crues de la période 1985-2006, pour laquelle ondispose des observations de pluie à la station Hitiaa-P1. Dans le cas de la Papeiha, le débit de pointe leplus élevé correspond à la crue du 08/10/03, qui atteint un débit de 609 m3/s (Fig.30). L'application du
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11
modèle aux épisodes majeurs fournit un échantillon de débits de pointe de crue, à partir duquel on peutprocéder à des ajustements statistiques, ou appliquer la méthode du gradex (Tab.9). 1
o.,L--o-o--,o-.-.........,.!::o=:..;;;;r.;;;;.=~2S==.~l;;;;;;;:,.;;. =:::=;;:'O~.--%-.--45-.---Js(l:~9wo mmPu .If ttmllS: Smn 1
111%
.. 160
.. ..... 80
.." .... 12(1
............................ '6.
.......................................... 20
. lOCI
......................................................................... %
..................................................................................... 60
deb: 08/1012003,OOh05 fin: 10/1012003,08h20 1
~(lO ._ .. ,
'00
700 .
00.
gOO ..
200
100 _ -.
%.
mSI'S
1000
Figure 30 : Crue maximale simulée entre 1985 et 2006 sur le bassin de la Papeiha
Date Vol. Cal Qmax cal Pmoy Coef Ruis.max (k.m3) (m3/s) (mm)
10/11/1985 1861.5 68.6 209.8 02813/12/1986 32587 4865 2160 04815/04/1987 9333.1 2682 5925 0.5020/08/1988 35200 2882 2667 04208/11/1989 4540.1 208.9 3690 0.3903/02/1990 3578.6 296.8 2715 04211/12/1991 17752.7 4683 8105 06905/06/1992 48975 380.6 3310 04723/06/1993 203714 527.7 10290 0.6209/05/1994 67119 305.2 444.2 04824/02/1995 2331.2 164.5 210.0 0.3502/10/1996 37710 227.0 3090 03813/10/1997 6208.3 232.3 4565 04304/02/1998 63895 2880 415.7 04803/11/1999 50226 1630 379.7 04212/12/2000 34406 1339 2892 03707/05/2001 24714 2213 2090 03704/12/2002 24429 933 246.7 0.3109/10/2003 137409 6093 6769 0.6401/11/2004 62532 343.8 453.0 04329/09/2005 179218 3900 8660 06522/04/2006 95149 364.8 6214 048
1111111
Tableau 9: Débits maximum anouels, entre 1985 et 2006 - Papeiha 11111
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- 38-
Plusieurs développements peuvent être envisagés, à la suite de cette étude:
Conclusions et perspectives
: Fonction OC simple Strickler =5/15, 'A = 50 m, pente MNT: Fonction OC géom. Strickler = 15, 'A = 5.5°.5
, pente MNT
Ce modèle s'avère robuste non seulement par sa cohérence spatiale, mais également par sa capacité àreprésenter une assez large gamme de débits. Même si la période 2004-2006 n'a pas été marquée pardes événements exceptionnels, le modèle s'applique convenablement pour des crues dont les débits depointe s'étalent dans un rapport de 2, 3 et parfois voisin d'un ordre de grandeur. Cette propriété estimportante pour extrapoler vers les débits rares, objet principal de cette étude.
Cette classification, proposée par Wotling, justifie la spatialisation des bassins, du point de vuehydrologique.
A pluie égale, les contributions au ruissellement de ces 2 unités se situent dans un rapport de 2 à 3,voire plus, selon le cumul de la pluie. Le fait que les pluies sont souvent plus importantes en altitudeaugment encore ces rapports.
Cette étude menée sur 6 bassins de la côte est de Tahiti et 3 bassins de l'île de Raiatea prolonge etconfirme l'étude antérieure de G. Woding, concernant les bassins de la côte Ouest de Tahiti.
Une seconde conclusion porte sur la similarité des fonctionnements hydrologiques pour les différenteszones étudiées: côtes ouest et est de Tahiti, Raiatea, malgré des différences notables d'âge duvolcanisme et de pluviométrie. Une fois différenciées, les unités ont globalement le mêmefonctionnement sur les différentes zones, et l'on peut espérer généraliser ces fonctionnements types àl'ensemble des îles. Le modèle pluie-débit doit donc s'appuyer sur la classification en unités GR, GA,PA, les paramètres associés à ces unités devant être les mêmes pour tous les bassins. Une fois définiela classification en unités élémentaires, le modèle à appliquer est alors:
Il apparaît en premier lieu que les hypothèses de fonctionnements hydrologiques différenciés sur lesbassins sont bien conformes aux hypothèses initiales : les unités les plus productives sont situées enamont des bassins, à des altitudes généralement supérieures à 400-500 m, et correspondentgénéralement aux formations géologiques les plus récentes (GR) : formations de remplissage desvallées, formations de laves basaltiques d'épanchement terminal. En aval, les formations plusanciennes (GA) de laves basaltiques d'épanchement principal sont relativement peu productives.
D'autres unités contribuent également de façon notable à la production d'écoulement: les formationsalluviales (PA) de la plaine côtière ou de fonds de vallée favorisent le ruissellement, compte tenu d'undrainage limité par des pentes faibles et une nappe alluviale peu profonde. L'urbanisation (U) induit unaccroissement du ruissellement par effet classique de l'imperméabilisation des sols.
En définitive, on peut espérer que ce modèle pluie-débit à base physique soit très profitable, nonseulement pour des applications portant sur la définition des crues de projet, mais également pourd'autres applications: impact de modifications liées au climat, à l'occupation des sols ou à diversaménagements; prévision de crues à court terme .....
- Production :GA : Fonction ses avec 5 = 200 mm, W = 0.1, ds = 15 riGR ou PA: Fonction ses avec 5 = 100 mm, W = 0.1, ds = 2/- Transfert :Versant (5 < la ha)Rivière (5 > 10 ha)
1111111111111111
11111
II Numérisation et exploitation des données géologiques: dans les délais impartis pour l'étude, il n'apas été possible de numériser les cartes géologiques au 1/40000 de la côte est de Tahiti et de Raiatea,et les unités géologiques ont été caractérisées par des classes d'altitude, avec une précisionglobalement satisfaisante. Un travail de numérisation est néanmoins indispensable pour permettre uneutilisation généralisée du modèle, à partir de classes géologiques définies sans ambigüité.
21 Composants du modèle pluie-débit: bien que performant, le modèle peut encore être amélioré, sansaugmenter le nombre de paramètres. La fonction de production SCS repose sur 2 réservoirs : leréservoir sol, physique, et le réservoir pluie, virtuel. D'autres modèles basés sur le seul réservoir sol,devraient s'avérer plus simples et aussi performants. La fonction de transfert de l'onde cinématique neprend pas en compte la diffusion de la crue au cours de sa propagation, et repose ici sur l'hypothèsed'une section d'écoulement rectangulaire. Ces hypothèses sont sans doute à l'origine des modificationsimposées au coefficient de Strickler sur certains bassins. Un modèle de type lag and route non-linéairepourrait être testé, et donner de meilleurs résultats. Enfin, l'initialisation du niveau du réservoir sol endébut d'épisode devra être prise en compte dans le modèle, et réglé en fonction des pluies antérieuresou du débit de base initial. Pour la définition des épisodes de crue, on pourra par exemple veiller àfaire précéder la partie critique de l'épisode par une période de 24 h ou 48h, si des pluies se sontproduites au cours de cette période. Il serait intéressant d'envisager également l'installation de capteurs"in situ" pour estimer les variations temporelles et spatiales des teneurs en eau des sols
31 étalonnages des hautes eaux : toutes les études d'estimation de crues reposent en premier lieu surl'estimation des débits de hautes eaux, et se heurtent au problème de l'étalonnage des hautes eaux. Lesdébits observés sont généralement très supérieurs aux débits jaugés, et des campagnes de jaugeages dehautes eaux permettraient de réduire certaines incertitudes dans l'analyse des simulations. L'utilisationde capteurs vidéo (caméras, appareils photo numérique) peut également être testée.
41 exploitation de données hydro-pluviométriques supplémentaires: le dispositif actuellement déployépar le GEGDP sur l'ensemble de l'île pourrait permettre de valider le modèle sur d'autres rivières, oupourrait être renforcé pour disposer des données hydro-pluviométriques nécessaires, notamment sur lebassin de Vaitehoro, qui pose question. On pourrait également chercher à mettre en place desdispositifs de bassins emboîtés, comme par exemple dans le cas de Hitiaa, où un limnigraphe pourraitêtre installé en aval. D'autres pluviographes pourraient être installés pour réduire les incertitudes sur lapluie pour certains bassins d'intérêt, ou pourraient être disposés sur le sud de l'île, le long de latranstahitienne. Ces postes pourraient également avoir un intérêt en vue de la correction des mesuresde pluie par radar météorologique, si cette technique se développait à Tahiti.
51 pluies et crues de projet : la pluie de projet reste une construction relativement arbitraire, quinécessite d'être validée par d'autres observations. Les débits de projet doivent être calculés par lemodèle sur l'ensemble des rivières pour lesquelles on dispose d'estimations de débit, et comparés à cesestimations. Il pourrait être également intéressant d'utiliser les plus longues chroniques de pluiedisponibles, pour reconstituer un échantillon de crues et procéder à des ajustements statistiques. Uneautre possibilité serait également de mettre au point des générateurs stochastiques de précipitationspour construire des séries fictives sur de très longues périodes.
61 interprétation physique : l'hypothèse géologique est actuellement privilégiée pour expliquer laproduction d'écoulement. D'autres interprétations peuvent cependant être proposées, ou se combineravec la précédente: l'effet de l'altitude par exemple, qui se traduit par une augmentation des pluies etune diminution de l'évapotranspiration. Dans ces conditions, les teneurs en eau des sols sont élevées, etles sols présentent une moindre capacité d'absorption au cours de l'épisode. Le fait que les formationssommitales produisent davantage que les vallées pourrait donc être lié à un degré de saturation initialdes sols plus élevé compte tenu des conditions climatiques. Le fonctionnement du bassin de Vaitehoromiliterait pour cette hypothèse. A ce stade de l'étude, il n'est pas possible de valider telle ou tellehypothèse, et des mesures doivent être envisagées "in situ" pour caractériser les propriétés texturaies,structurales et hydrodynamiques des sols, ainsi que les déficits en eau et leur évolution dans le tempset dans l'espace.
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Références bibliographiques
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WOTLING G., 2001. Notice Technique pour l'Evaluation de l'Aléa Hydrologique à Tahiti.Document interne au GEGDP, 20 p.
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111111111111111111111
Annexe
Pour chaque bassin :
- description de la station à Il exutoire- caractéristiques de Il étalonnage- tableau des caractéristiques des épisodes averses-
crue- résultats de modélisation
11
Faatahi 1Configuration de la station 1L'écoulement est bien canalisé dans un bief rectangulaire régulier. Le revêtement est assez lisse auniveau de la station et plus rugueux (présence de blocs de pierres) une dizaine de mètres en amont. 1
1111111
EtalonnageQ = -2.73. 1O-6. H3+ 8.53. 1O-4.H2_ 0.0022.H + 0.140 Q en m3/s, H en cm 1
Courbe d'étalonnage de la station hydrométrique Faatahi CG 1Jaugeages 1
--mai-06
./
/'./
~/
~~
~
-- ~, -------
10
9
8
7
3
2
o0.00 0.20 040 060 0.80 1.00 1.20 140 1.60
11111
ii
H limnimétrique (en m)
11
Tableau des événements averses - crues
L'étalonnage a été établi en mai 2006, par application de la formule de Manning-Strickler. Lebarème obtenu est valable jusqu'à H = 1.54 m : à partir de cette cote, on observe un débordementen rive droite. Il couvre la gamme des cotes mesurées (H limni max = 0.81 m)
Date de début Date de fin Pluie Volume Volume Débit max. Coef.moyenne (mm) écoulé (m3) ruisselé (m3) (m3/s) ruissellement
21/ 4/2004 14h25 22/4/2004 05h25 142.5 6315.8 5664.2 0.78 0.07271 5/2004 03h30 271 5/2004 07h25 69.1 2548.4 2433.2 0.43 0.0631/1 0/2004 23h00 01/11/2004 13h 15 199.9 24070.9 22770.6 1.27 0.2026/11/2004 Il h50 26/11/2004 14h35 58.0 595.8 565.2 0.18 0.0130/12/2004 15h40 30/12/2004 18h25 62.7 3833.6 3424.6 0.82 0.09031 212005 Il h05 031 212005 18h 15 46.0 3973.7 3265.1 0.32 0.12091 212005 02h 10 09/2/2005 15h35 82.7 14852.1 8534.1 0.50 0.1820/2/2005 12h50 21/ 2/2005 06h20 249.5 27552.0 25906.2 1.64 0.18231 212005 09h 10 23/2/2005 12h30 97.4 7237.6 6744.4 1.65 0.1207/11/2005 20h20 07/11/2005 24h00 45.4 1617.8 1266.8 0.34 0.0415111/2005 07h30 16/11/2005 01h35 137.5 9318.8 7886.5 0.31 0.10271 1/2006 10h50 27/1/200615h15 56.6 2561.8 2367.4 0.64 0.0715/2/200621 h35 151 212006 24h00 38.0 2238.8 2004.8 0.76 0.09221 412006 20h40 231 412006 06h 10 153.6 24496.3 22943.8 2.33 0.26
//
//
/• .// •
• • .._-,- • • Cumul de pluies (mm)
301
250200
111
15010050
Etude des variations du coefficient de ruissellement
oo
40
35
30~
E.s 25Q)
.Q)
Qi 20CIlCIl'S....Q) 15Ero--l 10
5
111111111111111111111
Modélisation des crues
- Production :GA : altitudes < 500 m -7 Fonction ses avec 5 = 200 mm, W = 0.1, ds = 15 /
- Transfert: 2 classesVersant: 5 < 10 ha -+ Fonction OC simple: Strickler =15, Â. = 50 m, pente MNTRivière: 5> 10 ha -+ Fonction OC géom. : Strickler = 15, Â. = 5.5°·5, pente MNT
- les critères EQM sont calculés pour une valeur de débit minimale: Q> 0.2 m3/s
Date Pmoy. VeObs VrObs Qp obs. Ve Cal VrCal Qp cal EQM(mm) (l03m3) (l03m3) (m3/s) (l03m3) (l03m3) (m3/s) débits
31110/04 199.9 24.0 22.7 1.27 15.3 15.3 1.49 0.4630/12/04 62.7 3.8 3.4 0.82 2.8 2.8 0.57 0.6820/02/05 249.5 27.5 25.9 1.64 23.6 23.6 2.42 0.6723/02/05 97.4 7.2 6.7 1.65 7.5 7.5 2.04 0.5122/04/06 153.6 24.5 22.9 2.33 14.4 14.4 1.50 0.52
IV
111111111111111111111
111 Hitiaa
11
La station de Hitiaa bénéficie d'une longue période d'observation, depuis 1984. Les jaugeages sontdonc nombreux et couvrent bien la gamme des valeurs observées depuis 2004 (Hmax observé ~
1.80 m; Hmax jaugé = 1.68 cm). L'échelle de référence est placée dans une retenue, plusieursdétarages apparaissent en basses-eaux, mais ne doivent pas affecter les hautes eaux. La courbed'étalonnage a été établie par le GEGDP, directement à partir des jaugeages.
25000
[a en liS! 0
22500
• 1984 Vs
0 1985 Vs 0
20000
17500
015000
0
12500
10000 19951/5 0
- 1996115
7500 • 19971/5
Q 1998115
5000- 19991/5 •o 2000 Ils
-Puissance 0
2500 (1985 Vs) 1
o· jHen cml
0
40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170
111
1
1
1
1
1
1
111111 v
1
111111111111111111111
70600
Cumul de pluies (mm)
500400300200100
o +,-----:----...,..----,....------,-----.....,..-----...,..-----1
o
350 -+------------------------,.."--....:....--1
Etude des variations du coefficient de ruissellement
300 +--------------------yL------~
VI
50 +---~--------- ------------------4
400..,-----------·
Ê.s 250 +----------------.".~---------~(1)
-(1)
Qi 200 +-------------::II""-------------~en
.':Q
1 2 150 +---------7""''-----------------~(1)
ECIl 100 -+---------:".-'--_._------------------1-1
Tableau des événements averses - crues
Date de début Date de fin Pluie moy. Volume Volume Débit max. Coef.(mm) écoulé (103m3
) ruisselé (103m3) (m 3/s) ruissellement
08/10/2003 07h 15 09/1 0/2003 13h20 649.4 433.7 429.4 29.2 0.46
26/10/2003 08h10 26/J 0/2003 16h35 189.2 152.5 150.9 21.8 0.55
06/1112003 21 h40 0711112003 19h 10 158.6 167.2 145.3 11.8 0.6416/11/2003 19h40 18/11/2003 02h55 303.9 232.0 203.3 14.1 0.47
17/2/2004 00h05 17/ 2/2004 2 Jh40 118.3 100.6 78.8 7.1 0.46
15/ 3/2004 20h20 16/3/2004 16h05 J 12.0 78.9 71.4 8.5 0.44
1114/2004 11 h55 12/4/2004 05h25 217.8 119.1 116.9 11.8 0.37
22/1 0/2004 18h50 24/10/2004 04h 15 431.4 310.5 292.6 19.9 0.47
31110/200421h05 01/1112004 17h00 298.5 308.3 263.1 24.4 0.6108/12/2004 13h40 09/12/2004 03h00 148.4 108.2 103.2 22.8 0.48
16/12/2004 10h40 16/12/2004 17h30 98.1 72.1 68.3 12.9 0.4830/12/2004 12h20 30/12/2004 21 hOO 88.6 76.6 69.3 11.9 0.54III 112005 16h40 11/1/20052Ih05 79.3 46.3 41.1 9.2 0.3603/2/2005 21 hOO 04/2/2005 10h40 128.3 117.0 106.1 11.9 0.58
16/5/2005 12h15 16/51200522h50 88.5 66.3 59.8 15.3 0.47
27/ 912005 21 h20 28/912005 11h55 145.3 150.6 146.8 14.8 0.70
211 112006 18h40 22/ 112006 06h25 70.4 42.3 33.0 8.2 0.33
22/4/2006 19h55 23/4/2006 06h20 234.9 286.8 222.8 20.0 0.66
111111111111111111111
Modélisation des crues
- Production :GR : altitudes> 500 m 7 Fonction ses avec 5 = 100 mm, W = 0.1, ds = 2 /GA : altitudes < 500 m 7 Fonction ses avec 5 = 200 mm, W = 0.1, ds = 15 Jl
- Transfert : 2 classesVersant: 5 < 10 ha -+ Fonction oe simple: Strickler =15, Â = 50 m, pente MNTRivière: 5 >10 ha -+ Fonction oe géom. : Strickler = 15, Â = 5.5°.5
, pente MNT
- les critères EQM sont calculés pour une valeur de débit minimale: Q> 2 m3/s
Date Pmoy. VeObs VrObs Qp obs. VeCal VrCal Qp cal EQM(mm) (103m3) (103m3) (m3/s) (103m3) (l03m3) (m3/s) débits
16/11/03 303.9 232.0 203.3 14.15 284.7 284.7 16.2 0.5122/10/04 431.4 310.5 292.6 19.94 431.5 431.5 19.9 0.6831/10/04 298.5 308.3 263.1 24.36 289.3 289.3 28.4 0.3808/12/04 148.4 108.2 103.2 22.80 110.0 110.0 25.8 0.3822/04/06 234.9 286.8 222.8 20.03 207.7 207.7 18.6 0.42
vii
111
Configuration de la station 1La section est large, les caractéristiques sont assez régulières. La section du limnigraphe se trouveune vingtaine en amont d'une rupture de pente, qui établit un contrôle hydraulique probablementvalable pour toutes les cotes. 1
11111
Etalonnage 1
H limnimétrique (en m)
Courbe d'étalonnage de la station hydrométrique Papeiha C15
1
1
11
111
3
Q en m 3/s, H en cm
2.5
250 Jaugeages-mai-06
200
~ 150-Ec:~
0100
50
00 0.5 1.5
1Vll1 1
1
700.0500.0 600.0400.0300.0200.0100.0
Cumul de pluies (mm)O+--~__,_---....,._---r__--___r"----,-----'--r---'---__j
0.0
50 +---....,.......-:;~-------
IX
250 +---------------------------:1
300,--------------------------,Etude des variations du coefficient de ruissellement
ÊÉ. 200 -f---------------------------IQ)
-QI
~ 150 +---------------------::>""'""=----.en'2Q)
E 100 +-----------=...,.:~--------------jCIl-'
Analyse du coefficient de ruissellement:
Tableau des événements averses - crues:
L'étalonnage a été en mai 2006, par application de la formule de Manning. Le barème obtenu estvalable jusqu'à H = 3.00 m : à partir de cette cote, on observe un débordement en rive droite. Ilcouvre la gamme des cotes mesurées (H limni max = 2.61 m)
Date de début Date de fin Pluie moyenne Volume écoulé Volume Ruisselé Débit max. Coef.(mm) (m3) (m3) (m3/s) ruissellement
08/1 0/2003 07h 15 09/1 0/2003 13h20 598.9 5365860.0 5193186.0 142.41 0.2726/10/2003 08h 10 26/1 0/2003 16h35 166.5 1196253.0 1110267.0 92.99 0.2106/1112003 21h40 07/1112003 19h10 153.9 5175960.0 3575340.0 135.40 0.7316/11/200319h40 18/11/2003 02h55 291.0 4932774.0 4315617.7 128.28 0.4617/2/2004 00h05 17/2/2004 21 h40 115.0 3419910.0 2210910.0 78.30 0.6015/31200420h20 16/3/2004 16h05 103.1 1465422.0 1222404.0 87.69 0.3711/412004 12h20 12/4/2004 05h25 199.5 2288649.0 2169324.0 148.15 0.34
22/1 0/2004 18h50 24/1 0/2004 04h 15 376.7 3759483.0 3523470.7 95.57 0.2931/10/200421h05 01/11/200417hOO 262.2 5807760.0 4216560.0 242.90 0.5008/12/2004 13h40 09/12/2004 03h00 177.3 3049899.0 2913210.0 172.17 0.5116/12/200410h55 16/12/2004 17h30 ]07.7 1410006.0 13]0397.2 174.91 0.3830/12/2004 12h20 30/12/200421hOO 84.8 1446660.0 1001371.2 85.36 0.37III 1/2005 16h35 11/1/20052Ih05 79.8 917430.0 722730.0 132.20 0.2803/2/2005 21 hOO 04/2/2005 10h40 121.2 2559960.0 1670880.0 179.00 0.4316/5/2005 12h15 16/5/200522h50 90.4 944766.0 857172.1 89.09 0.3027/91200521h30 28/9/2005 1]h55 138.6 ]875285.0 1789649.7 ]49.42 0.40211 112006 18h55 22/ 112006 06h25 60.7 1538904.0 1272509.8 94.78 0.6622/4/200619h55 23/4/2006 06h20 191.8 4702950.0 2130210.0 207.00 0.35
111111111111111111111
Modélisation des crues:- Production:GR: altitudes> 500 m -7 Fonction ses avec 5 =100 mm, W =0.1, ds =2/GA : altitudes < 500 m -7 Fonction ses avec 5 =200 mm, W =0.1, ds =15 JI
- Transfert: 2 classesVersant: 5 < 10 ha -+ Fonction oe simple: 5trickler =5, ')... = 50 m, pente MNTRivière: 5> 10 ha -+ Fonction oe géom. : 5trickler = 15, ')... =5.5°.5, pente MNT
- les critères EQM sont calculés pour une valeur de débit minimale: Q> 15 m3/s
Date Pmoy. VeObs VrObs Qp obs. VeCal VrCal Qpcal EQM(mm) (103m3) (103m3) (m3/s) (103m3) (103m3) (m3/s) débits
16111/03 290.7 4932.7 4315.6 128.28 3558.6 3558.6 155.71 0.4111/04/04 199.1 2288.6 2 169.3 148.15 2076.5 2076.5 160.54 0.3622110/04 377.3 3759.5 3 523.5 95.57 4914.8 4914.8 148.73 0.6331110/04 262.2 5807.7 4216.5 242.90 3329.4 3329.4 314.12 0.4416/12/04 107.9 1410.0 1 310.4 174.91 901.2 901.2 132.80 0.6011/01/05 79.8 917.4 722.7 132.20 375.2 375.2 71.40 0.7527/09/05 138.8 1 875.0 1 789.6 149.42 1 120.7 1 120.7 103.27 0.4722/04/06 191.9 4702.9 2 130.2 207.00 2173.7 2 173.8 179.02 0.42
x
111111111111111111111
1111 Configuration de la station
1La section possède une forme courbe plus ou moins prononcée. Présence d'une chute à une dizainede mètres en aval de l'échelle limnimétrique, permettant un bon contrôle hydraulique.
1111111
Etalonnage
Q en m3/s, H en cm
50 t-------------------------------F-----j
11
60
Courbe d'étalonnage de la station hydrométrique Papeivi ca
Jaugeages f--------------------------------,-mai-06
2.5 3
H limnimétrique (en m)
1.505a
10 .I-----------------,:~!::..;...----------------l
20 I----------------------:;>",e;...-------------I
__ 40 t------------------------------:;~------j
~E:c:: 30 t-----------------------~,IC----------j~
o
111
11
1 XI
1
L'étalonnage a été établi en mai 2006, par application de la formule de Manning. Le barèmeobtenu est valable jusqu'à H limni = 2,80 m : à partir de cette cote, on observe un débordement dela rivière. Il couvre la gamme des cotes mesurées (H limni max. = 2,70 m).
Date de début Date de fin Pluie moy. Volume Volume Débit max. Coef.(mm) écoulé (1 OJmJ) ruisselé (1 OJmJ) (mJ/s) ruissellement
02/4/2004 10h55 03/ 4/2004 16h 10 89.8 31.7 25.3 1.78 0.22
21/4/200413h50 22/4/2004 15h55 143.2 42.7 33.5 3.17 0.18
26/ 5/2004 17h40 27/5/2004 13h30 80.9 17.4 13.7 1.97 0.1306/7/2004 14h 15 07/ 7/2004 08h20 79.2 24.1 22.6 3.89 0.2231110/2004 14h05 01l11/200420h05 218.0 105.6 95.1 4.59 0.34
26/11/2004 11h20 2611112004 16h15 56.6 4.6 4.3 1.41 0.06
30/12/2004 00h05 31/12/2004 01h55 115.6 54.3 17.4 3.57 0.12
02/2/2005 03h20 04/2/2005 13h20 159.7 74.0 60.9 1.27 0.29
07/2/2005 20h25 10/ 2/2005 08h00 216.6 155.3 98.8 2.26 0.35
20/2/2005 10h40 21/21200510hOO 253.3 105.5 92.7 4.70 0.28
23/2/2005 08h45 23/2/2005 23h20 113.6 52.8 47.4 4.21 0.32
0611112005 18h05 0811112005 14h25 114.8 53.8 41.6 1.38 0.28
15/11 /2005 07h40 1611112005 09h05 132.6 70.9 52.7 1.50 0.3127/ 112006 09h25 27/ 112006 17h00 50.2 13.1 11.0 2.48 0.17
14/2/2006 07h30 16/2/2006 09h55 146.0 39.9 22.1 2.44 0.12
Etude des variations du coefficient de ruissellement
111111111111111111111
300250
Cumul de pluies (mm)
200150
Xtt
10050
100
80
E.s 60Q)
-Q)
QitIltIl
'2 40
Q)
Ecu
....J20
0
0
Analyse du coefficient de ruissellement
Tableau des événements averses - crues
111111111111111111111
Modélisation des crues
- Production:GR : altitudes> 500 m -7 Fonction ses avec 5 = 100 mm, W = 0.1, ds = 2 JI
GA : altitudes < 500 m -7 Fonction ses avec 5 = 200 mm, W = 0.1, ds = 15 /
- Transfert: 2 classesVersant: 5 < 10 ha -+ Fonction oe simple: Strickler =15, Â = 50 m, pente MNTRivière: 5> 10 ha -+ Fonction oe géom. : Strickler = 15, Â = 5.5°.5, pente MNT
- les critères EQM sont calculés pour une valeur de débit minimale: Q >0.4 m3/s
Date Pmoy. VeObs VrObs Qp obs. VeCal VrCal Qp cal EQM(mm) (103m3
) (103m3) (m3/s) (103m3
) (103m3) (m3/s) débits
21/04/04 143.2 42.7 33.5 3.17 23.7 23.6 2.67 0.5026/05/04 80.9 17.4 13.6 1.97 10.5 10.5 0.71 0.7806/07/04 81.3 24.0 22.6 3.89 Il.4 Il.4 0.91 0.9731/10/04 220.1 105.6 95.1 4.59 38.8 38.8 3.46 0.6620/02/05 253.1 105.5 92.7 4.70 52.0 52.0 4.06 0.6323/02/05 112.9 52.8 47.4 4.21 21.4 21.4 3.37 0.73
Xll1
Bief rectiligne sur une longueur d'une vingtaine de mètres (de 4 m en amont des échelleslimnimétriques jusqu'au pont aval). Bief amont plus pentu et relativement courbe. Végétationherbacée est importante dans le lit mineur qui est pentu. Plusieurs décrochements de 20-30 cm. Lepont en aval est assez bas, ce qui peut obstruer l'écoulement en hautes eaux.
Tareta
Configuration de la station
Etalonnage
Q = -3.45. 10-8. H4+ 13.5.10-6
. H3- 12.5.1 0-4. H2 + 0.0456.H - 0.5339
XIV
Q en m3/s, H en cm
111111111111111111111
xv
Tableau des événements averses - crues:
Courbe d'étalonnage de la station hydrométrique Tareta C4
1.6 1.8 2H limnimétrique (en m)
1.41.2
L'étalonnage a été établi en aout 2006, à partir des simulations réalisées par le logiciel HEC-RAS.Le barème obtenu est valable jusqu'à H limni= 1.83 m : à partir de cette cote, on observe undébordement en rive droite. Il couvre pratiquement la gamme des cotes mesurées (H limni max =1.86).
Date de début Date de fin Pluie moy. Volume Volume Débit max. Coef.(mm) écoulé (103m3) ruisselé (103m3) (m3/s) ruissellement
21/ 4/2004 22h00 22/4/2004 05h35 89.2 9.2 7.3 1.85 0.0706/7/2004 20h45 06/7/200423h50 47.5 4.5 3.7 2.00 0.0731/10/2004 21 h30 01/11/200421h15 247.0 86.7 78.8 4.10 0.2730/11/2004 13h 10 01/12/2004 04h25 105.1 10.9 6.9 0.54 0.0616/12/2004 12h45 16/12/200420h35 33.0 6.3 4.1 0.53 0.1009/2/2005 02h 10 09/2/2005 07h25 57.9 18.6 10.8 1.98 0.1620/2/2005 19h25 21/2/2005 07h15 65.1 25.1 17.7 2.31 0.2323/2/2005 09h 15 23/2/2005 12h55 70.5 17.5 15.1 4.77 0.1812/3/2005 06h55 12/ 3/2005 17h45 33.0 6.1 3.3 0.53 0.0827/ 1/2006 10h05 27/ 1/2006 16h50 48.5 7.4 5.5 1.96 0.1029/ 1/2006 00h30 29/ 1/2006 09h30 113.1 23.3 20.4 2.88 0.1501/ 2/2006 05h15 01/ 2/2006 07h40 27.0 3.3 2.6 1.03 0.0804/2/2006 05h30 04/ 2/2006 07h50 20.0 3.6 2.9 1.95 0.1314/2/2006 19h50 15/2/2006 01h10 42.5 3.0 1.7 0.54 0.0318/2/2006 12h05 18/2/200616hI5 45.6 8.3 7.1 2.56 0.1320/2/2006 16h 15 20/ 2/2006 22h25 51.7 8.0 6.2 0.88 0.1022/3/2006 04h35 22/ 3/2006 06h45 18.0 3.8 3.2 1.79 0.1501/ 4/2006 09h20 01/4/2006 Il h20 13.6 2.2 1.6 0.67 0.1017/4/2006 04h15 17/4/2006 06h55 23.0 4.9 4.2 1.25 0.1522/4/2006 21 h55 23/4/2006 05h50 183.0 87.1 83.2 9.47 0.3825/4/200616h10 25/4/2006 19h00 50.3 7.3 5.6 1.51 0.09
111111111111111111111
- les critères EQM sont calculés pour une valeur de débit minimale: Q >0.2 m3/s
- Transfert: 2 classesVersant: 5 < 10 ha -+ Fonction oe simple: Strickler =15, le = 50 m, pente MNTRivière: 5> 10 ha -+ Fonction oe géom. : Strickler = 15, le = 5.505
, pente MNT
Date Pmoy. Ve Obs VrObs Qp obs. Ve Cal Vr Cal Qp cal EQM(mm) (lOJm3) (103m3
) (m3/s) (103m3) (103m3
) (m3/s) débits
21/04/04 89.2 9.2 7.3 1.85 11.2 11.2 1.56 0.5009/02/05 57.9 18.6 10.8 1.98 4.8 4.8 0.52 0.8120/02/05 65.1 25.1 17.7 2.31 6.5 6.5 0.28 1.0229/01/06 113.1 23.3 20.4 2.88 12.4 12.4 1.39 0.7122/04/06 183.0 87.1 83.2 9.47 44.1 44.1 7.58 0.74
XVI
111111111111111111111
20018016014012010080604020
Etude des variations du coefficient de ruissellement
/"/'
/1---------- /'
/'/'
.• ~
.~..-..<~ .-~ Cumul de pluies (mm)o
o
100
90
80
Ê 70
-S 60Q)
.Q)
Qi 50(/)(/)
"2 40Q)
E 30ro-l
20
10
Analyse du coefficient de ruissellement:
- Production:GR : altitudes> 500 m -7 Fonction ses avec 5 = 100 mm, W = 0.1, ds = 2 /GA : altitudes < 500 m -7 Fonction ses avec 5 = 200 mm, W = 0.1, ds = 15 j-l
Modélisation des crues:
1.2H limnimétrique (en m)
0.8
xv Il
0.6-----5 .~---- ----------
o ....... ...... Vt •..
o 02 04
Courbe d'étalonnage de la station hydrométrique Vaitehoro C65
Jaugeages-mai-06
20
25 -1--==========----- -------------------r---j
30 rr:=====;--------------------------ï
10 _0- 0--
Vaitehoro
Le bief est rectiligne. Il est équipé d'un seuil et dispositif de pompage. Le contrôle hydraulique estbon et semble être valable sur toute la gamme des cotes mesurées.
Etalonnage
Q = 74.3 lOo4.H2 - 1.1 O.H + 45.186 si H> 84 cmQ = O.318.lOo6.H3717 sinon
Configuration de la station
111111111111111111111
L'étalonnage a été établi en mai 2006, par application de la formule de Manning. Le barèmeobtenu est valable jusqu'à H limni = 1.30 m : à partir de cette cote, on observe un débordement dela rivière en rive droite. Il couvre la gamme des cotes mesurées (H limni max = 1.20 m)
Tableau des événements averses - crues:
Date de début Date de fin Pluiemoy. Volume Volume Débit max. Coef.(mm) écoulé (l03m3) ruisselé (103m3) (m3/s) ruissellement
06/11/2003 14h30 08/1 1/2003 24h00 178.7 193.9 154.7 7.00 0.1117/11/2003 07h15 18/11/2003 24h00 66.3 97.6 56.8 4.89 0.1107/2/2004 01h25 09/2/2004 24h00 90.7 124.8 59.8 7.77 0.0812/2/2004 00h05 13/2/200424hOO 63.3 121.3 108.9 15.79 0.2119/2/2004 07h35 20/2/2004 24h00 102.2 154.4 86.1 5.11 0.1002/3/2004 llh10 04/3/2004 12h00 100.1 181.7 123.6 4.84 0.1515/3/2004 00h35 16/3/2004 24h00 56.5 94.5 43.1 4.24 0.0902/ 4/2004 09h25 03/4/2004 24h00 49.5 94.5 50.3 4.31 0.1311/ 4/2004 00h05 12/4/2004 24h00 104.9 135.4 86.7 18.52 0.1026/6/2004 01h45 27/6/2004 24h00 42.7 115.0 78.4 10.69 0.2330/1 1/2004 03h25 01/12/200424hOO 117.4 107.5 93.5 11.10 0.1004/12/2004 13h25 05/12/2004 24h00 170.0 300.9 264.3 81.19 0.1906/12/2004 00h05 07/12/2004 24h00 89.7 169.4 155.9 50.68 0.2227/12/2004 06h00 28/12/200424hOO 146.8 206.0 157.3 10.12 0.1311/ 1/2005 04h30 12/112005 24h00 70.3 101.4 40.6 8.07 0.0702/2/2005 01h00 04/2/2005 24h00 160.5 266.9 169.2 8.42 0.1323/2/2005 00h45 24/2/2005 24h00 103.8 169.3 84.3 4.28 0.1012/3/2005 06h25 13/3/2005 24h00 66.6 154.4 89.0 42.10 0.1730/3/2005 00h05 311 3/2005 24h00 66.4 125.8 108.0 12.31 0.2009/4/2005 01h25 1O/4/200524hOO 80.5 122.6 80.2 4.65 0.1201/ 8/2005 00h05 02/8/2005 24h00 106.6 94.3 69.5 5.17 0.0815/11/2005 04h 15 16/11/2005 24h00 88.0 117.3 99.2 7.78 0.1413/12/2005 12h35 14/12/2005 24h00 61.7 135.3 94.5 29.76 0.1914/ 112006 00h05 16/1/200624hOO 126.5 178.3 166.6 35.99 0.1612/2/2006 05h50 13/2/2006 24h00 34.8 58.3 25.84 9.11 0.09
xviii
111111111111111111111
- les critères EQM sont calculés pour une valeur de débit minimale: Q >5 m3/s
- Transfert: 2 classesVersant: S < 10 ha -+ Fonction oe simple: Strickler =15, À = 50 m, pente MNTRivière: S > 10 ha -+ Fonction oe géom. : Strickler = 15, À = 5.S0.5
, pente MNT
Date Pmoy. Ve Obs VrObs Qp obs. Ve Cal VrCal Qp cal EQM(mm) (103m3) (103m3
) (m3/s) (103m3) (103m3) (m3/s) débits
11/04/04 102.03 127.3 85.0 18.52 142.7 142.7 17.89 0.4204/12/04 159.10 294.0 262.2 81.19 378.2 378.2 68.73 0.4506/12/04 89.76 160.3 147.1 50.68 156.6 156.6 39.49 0.6312/03/05 66.14 146.4 89.0 42.10 87.8 87.8 17.96 0.8914/01/06 108.34 127. 115.6 35.99 155.3 155.3 24.68 0.57
Etude des variations du coefficient de ruissellement
12010080604020
- • ~~ •
•~ --rt- .- Cumul de pluies (mm)
oo
10
40
XIX
50
ÊÉ. 30Q)
.Q)
Qienen'2 20Q)
E(Il
..J
Analyse du coefficient de ruissellement:
- Production :GR : altitudes> 500 m -7 Fonction ses avec S = 100 mm, W = 0.1, ds = 2 JI
GA : altitudes < 500 m -7 Fonction ses avec S = 200 mm, W = 0.1, ds = 15/
Modélisation des crues:
111111111111111111111
111111
1
11111111111111
4 5H limnimélrique (en m)
3
xx
Qen m3/s, H en cm
2
Courbe d'étalonnage de la station hydrométrique Faaroa C14
JaugeagesI------------------------------:~-août-06
o+-----~
o
20· -
100
40 .
80 +----------------------------7"-----1
û)'ME 60·c:~
a
-+Faaroa
Etalonnage
Les échelles limnimétriques sont installées en RD à l'amont d'un pont. Les sections sont régulières,à l'exception d'affouillages en amont et en aval du pont.
Q = 4.76 10.4. H2- 0.0402. H + 0.0882
Configuration de la station
111111111111111111111
L'étalonnage a été établi en aout 2006, par simulations hydrauliques réalisées avec le logicielHEC-RAS. Le barème obtenu est valable jusqu'à H limni= 4,44 m, cote à partir de laquelle l'eauatteint le tablier inférieur du pont.
Tableau des événements averses - crues
Date de début Date de fin Pluie moy. Volume Volume Débit max. Coef.(mm) écoulé (103m3) ruisselé (103m3) (m3/s) ruissellement
09110/200416h20 10/10/200411h10 45.0 54.8 47.3 2.71 0.1323110/2004 02h10 24/10/2004 17h20 123.1 208.4 167.6 3.29 0.172811 0/2004 17h25 29/10/2004 23h40 245.7 385.6 341.8 17.37 0.1831/10/2004 09h50 01/11/200415h15 282.2 574.5 419.3 15.43 0.1902111/2004 08h00 02111/2004 23h50 97.4 242.3 107.7 9.23 0.1428/11/2004 15h55 30111/2004 02h35 118.5 153.7 139.6 4.23 0.1502112/2004 02h45 03112/2004 01h10 46.8 90.2 52.6 3.80 0.1406/12/2004 06h05 06/12/2004 12h00 60.7 59.0 51.1 12.87 0.1121/ 2/2005 22h45 22/2/2005 11h15 152.0 242.2 197.6 24.51 0.1724/ 2/2005 12h20 24/ 2/2005 22h25 20.3 90.6 15.2 2.05 0.1025/ 2/2005 00h35 25/ 2/2005 09h20 24.2 76.1 23.6 2.06 0.1326/ 2/2005 13h00 27/2/2005 01h10 39.3 96.7 33.9 2.73 0.1128/2/2005 12h15 28/2/2005 18h15 40.0 67.3 33.6 9.22 0.1105/3/2005 18h25 06/ 3/2005 03h35 39.0 46.8 30.0 2.79 0.1011/ 3/2005 18h45 12/3/2005 01h45 35.6 38.5 32.4 6.93 0.1217/5/2005 03h00 17/5/2005 11h25 49.9 41.2 34.2 3.98 0.09
. 28/5/2005 00h30 29/5/2005 01h25 132.0 114.3 86.6 2.97 0.0830/5/2005 14h20 31/5/2005 11h30 51.2 106.9 66.8 2.95 0.1701/8/2005 02h15 02/ 8/2005 00h30 137.4 128.5 115.6 7.07 0.1103/ 8/2005 17h05 04/8/2005 21h05 143.9 182.5 164.6 6.07 0.1501/ 9/2005 20h45 02/9/2005 13h15 132.1 107.5 97.2 6.16 0.0928/ 1/2006 16h35 29/ 1/2006 05h25 66.7 88.0 68.7 7.43 0.1303/2/2006 11h55 03/ 2/2006 23h40 29.8 37.6 26.7 2.98 0.1107/2/2006 01h10 07/2/200621h05 48.6 69.4 48.9 3.08 0.1309/ 2/2006 05h50 09/2/2006 16h55 30.5 49.5 28.2 3.68 0.1212/2/2006 14h05 12/2/2006 19h50 30.4 26.3 17.6 3.84 0.0718/2/2006 10h25 19/2/2006 00h35 62.5 94.6 73.5 7.54 0.1516/4/200623h25 17/4/200612hOO 58.6 42.2 42.2 3.89 0.0921/4/2006 08h40 21/ 4/2006 15h40 189.8 211.7 208.2 33.51 0.1425/4/2006 17h35 25/4/200622h55 50.9 67.6 42.7 7.46 0.1127/4/2006 07h15 27/ 4/2006 16h50 24.7 96.3 21.9 3.65 0.11
xxi
111111111111111111111
250.00 30000200.00150.00100.0050.00
Cumul de pluies (mm)O+----'=---~---,----__,,_---....._---..,....:._-~__I
000
10 .r-----:=--~"'----.--"'-------------_j
70 -r----------------------~_,
xxii
Etude des variations du coefficient de ruissellement
60 -t-------------------------l
Ê 50 +------------------------1,S.~ 40 1-----
Qi(/)(/)
'2 30
ID
~ 20 -t---------~,....c:.>'---- ---------\...J
- les critères EQM sont calculés pour une valeur de débit minimale: Q> 2 m3/s
Analyse du coefficient de ruissellement:
Modélisation des crues:
- Transfert: 2 classesVersant: 5 < 10 ha -+ Fonction OC simple: Strickler =15, À = 50 m, pente MNTRivière: 5> 10 ha -+ Fonction OC géom. : Strickler = 15, À = 5.505
, pente MNT
- Production: 2 classesPA : altitudes < 30 m -7 Fonction ses avec 5 = 100 mm, W = 0.1, ds = 2/GA : altitudes < 500 m -7 Fonction ses avec 5 = 200 mm, W = 0.1, ds = 15/
Date Pmoy. Ve Obs VrObs Qp obs. Ve Cal VrCal Qp cal EQM(mm) (103m3
) (103m3) (m3/s) ( 103m3
) (103m3) (m3/s) débits
28/10/04 242.3 385.6 341.8 17.37 254.2 254.2 17.8 0.54
31110/04 280.5 574.5 419.2 15.43 324.6 324.6 17.0 0.64
06/12/04 58.1 59.0 51.1 12.87 41.0 41.0 6.18 0.91
21/02/05 152.7 242.2 197.6 24.51 J84.2 184.2 26.3 0.41
olI08/05 137.1 128.5 115.6 7.07 120.2 120.2 11.6 0.47
28/0 lI06 66.5 88.1 68.8 7.43 49.9 49.9 4.84 0.77
21/04/06 185.8 2J 1.7 208.2 33.51 281.8 281.8 47.2 0.86
Pufau
Configuration de la station
La station est équipée d'un seuil déversant bétonné en aval des échelles limnimétriques.
111111111111111111111
Etalonnage
Q = 0.0013H2- 0.1819H + 6.1 177 (H en cm, Q en m3/s)
xxiii
XXIV
Courbe d'étalonnage de la station hydrométrique Pufau CS
111111111111111111111
1.9 2.1 2.3H limnimétrique (en m)
1.71.5
35
Jaugeages
30 -août-06
25 -
-...%l20Ec:~
015
10
5
0 ..-0.5 0.7 0.9 1.1 1.3
Tableau des événements averses - crues:
L'étalonnage a été établi en aout 2006, à partir de simulations hydrauliques réalisées avec lelogiciel HEC-RAS.
Date de début Date de fin Pluie moy. Volume Volume Débit max. Coef.
(mm) écoulé (10J m3) ruisselé (10J m3) (m J/s) ruissellement
12/1 0/2004 23h20 13/1 0/2004 07h 15 20.1 33.0 30.8 5.58 0.38
31/10/2004 11h25 01/11/2004 18h00 293.5 512.7 444.3 10.92 0.37
25/1112004 02h 15 25/1 1/2004 07h15 42.6 25.2 23.7 5.35 0.14
28/11/2004 15h55 29/1112004 01h40 45.9 31.5 28.9 4.19 0.15
04/212005 23h 15 OS/2/2005 11h05 53.0 61.6 52.8 3.98 0.24
07/2/2005 20h05 08/2/2005 24h00 93.1 112.2 86.8 8.79 0.23
21/2/2005 22h45 22/2/2005 Il h45 112.0 203.0 199.2 13.95 0.44
10/ 5/2005 03h45 10/5/2005 16h45 82.8 46.4 39.1 7.43 0.12
16/ 5/2005 01h40 16/5/2005 10h10 59.1 24.2 21.3 4.10 0.09
011 8/2005 08h 10 01l8l200522hl0 94.4 52.6 48.2 6.96 0.13
16/1112005 06h55 17/11/2005 15h15 161.9 163.3 154.5 7.15 0.23
07/12/200522h15 08/12/2005 09h10 109.9 80.3 79.3 10.39 0.18
10/12/2005 13h20 11/12/2005 01h10 91.9 105.3 98.8 8.02 0.26
13!l 2/2005 21 h20 14/12/2005 06h05 41.5 42.4 36.3 6.09 0.21
28/ 112006 16h20 29/ 1/2006 00h45 40.4 45.1 34.8 5.37 0.21
12/2/200614h25 12/2/2006 18h00 36.2 30.5 29.4 10.22 0.20
20/ 2/2006 12h00 20/2/2006 15h35 26.2 21.0 18.5 5.47 0.17
22/ 4/2006 17h 10 23/4/2006 13h35 231.1 347.6 338.1 21.53 0.36
25/4/200623h55 26/4/2006 03h50 26.1 34.5 25.8 8.21 0.24
30/4/2006 18h25 30/4/200621h30 28.7 20.5 18.1 5.67 0.16
120,-------------------------------.
xxv
350
Cumul de pluies (mm)
250 300200150100500-/-------------,-------,------.------,----------1
o
Etude des variations du coefficient de ruissellement
1 100 +----------------------,."'-------iI~
EE 80 +-------------------:7------------/
1.alI-
I ~ 60 +--------------""e------------11'-
1i 40 -1----------'7'l.-------------------I
I...J, 20 -
1
- les critères EQM sont calculés pour une valeur de débit minimale: Q> 1 m3/s
Analyse du coefficient de ruissellement:
- Transfert: 2 classesVersant: 5 < 10 ha -+ Fonction oe simple: Strickler =15, A = 50 m, pente MNTRivière: 5> 10 ha -+ Fonction oe géom. : Strickler = 15, A = 5.5°·5, pente MNT
Modélisation des crues:
- Production : 2 classesGR : altitudes < 300 m ~ Fonction ses avec 5 = 100 mm, W = 0.1, ds = 2/GA : altitudes < 299 m ~ Fonction ses avec 5 = 200 mm, W = 0.1, ds = 15/
Date de début Pmoy. V ée. übs V Ruis. übs Qmax. V ée. Cale. V Ruis. Cale Qmax. EQM(mm) (103m3) (103 m3) übs (m3/s) (103m3) (103m3) cale (m3/s) débits
31/1 0/04 293.7 512.7 444.3 10.92 370.9 370.8 16.12 0.53
10/05/05 82.6 46.4 39.1 7.43 47.4 47.9 6.14 0.49
1611 1/05 162.0 163.3 154.5 7.15 163.0 163.0 10.19 0.56
07112/05 110.0 80.3 79.3 10.39 99.5 99.5 15.19 0.55
1011 2/05 92.1 105.3 98.8 8.02 89.0 89.0 9.68 0.37
12/02/06 36.5 30.5 29.4 10.22 28.1 28.1 10.59 0.28
22/04/06 232.5 347.6 338.1 21.53 406.2 406.2 41.26 0.81
111111111111111111111
Courbe d'étalonnage de la station hydrométrique Vaitahe C10
L'écoulement est bien canalisé dans un collecteur bétonné et régulier.
Configuration de la station
111111111111111111111
2.5
H Iimnimétrique (en m)
1.5
Q en m3/s, H en cm
0.5
~Jaugeages 1
août-06
.. //
~~
~~o
o
2
12
10
4
14
~CV)
E 8c:~
a 6
Vaitahe
Etalonnage
Q = 1.98 10-4. H2 + 0.02178. H - 0.0548
111111111111111111111
Compte tenu du faible nombre de jaugeages, l'étalonnage a été établi à partir des simulationshydrauliques réalisées avec le logiciel HEC-RAS. Ces simulations reconstituent de façonsatisfaisante les débits jaugés, en fixant un Strickler de 40. Cette valeur paraît adaptée au bief, et aensuite été appliquée pour calculer les débits de hautes eaux, et établir l'étalonnage de la station.Le barème obtenu est valable jusqu'à H lirnni= 2,214 m: à partir de cette cote, on observe undébordement en rive droite. Il couvre la gamme des cotes mesurées (H limni max = 1.08 m).
XXVll
Tableau des événements averses - crues:
Date de début Date de fin Pluie moy. Volume Volume Débit max. Coef.
(mm) écoulé (103m3) ruisselé (103m3) (m3/s) ruissellement3111 0/2004 Il h25 31110/200418h25 109.0 14.3 10.4 0.88 0.09
0211112004 12h 10 0211 1/2004 14h25 18.3 3.3 0.8 0.34 0.04
2511112004 02h 10 2511 1/2004 03h45 53.6 1.6 0.8 0.31 0.01
04/2/2005 23h25 OS/2/2005 04h45 37.6 6.8 3.0 0.34 0.07
07/2/2005 20h05 08/2/2005 OOh 15 29.2 6.2 3.5 0.82 0.11
16/2/20052Ih50 17/2/2005 00h15 74.5 12.4 10.6 3.54 0.13
18/2/2005 23h40 19/2/2005 02h20 10.4 2.9 0.6 0.25 0.06
20/2/2005 Il h05 20/2/2005 13h30 7.2 2.5 0.7 0.24 0.09
22/2/2005 01h30 22/2/2005 05h45 52.1 22.9 19.4 4.35 0.34
28/ 2/2005 02h25 28/2/2005 07h00 16.6 5.6 1.2 0.27 0.07
28/ 112006 16h25 28/ 112006 18h 10 31.2 1.5 0.9 0.31 0.03
23/4/2006 01h15 23/4/2006 09h40 76.3 5.7 5.7 0.57 0.07
25/4/2006 04h35 25/4/2006 08h15 49.7 3.9 3.9 1.46 0.07
Analyse du coefficient de ruissellement
Etude des variations du coefficient de ruissellement30 -,----------------------------.
25 +---------------------------1
ES 20 +---------- ---------------1ID~
Qi~ 15 +---------------------------12IDE 10 -+----------------...-----::=--='---.---1CIl--l
5 -+------------===---""=----~--------___1
o • Cumul de pluies (mm) 1
___0 20 40 6_0 8_0__ 100 1201
XXVIII
111111111111111111111
111111111111111111111
Modélisation des crues:
- Production :GA - urbain: Fonction ses avec IMP = 0.1, 5 = 200 mm, W = 0.1, ds = 15 ri- Transfert :Versant (5 < 10 ha) : Fonction OC simple Strickler =15, 'A = 50 m, pente MNTRivière (5 > 10 ha) : Fonction OC géom. Strickler = 15, 'A = 5.5°.5
, pente MNT
- les critères EQM sont calculés pour une valeur de débit minimale: Q >0.4 m3/s
Date de début Pmoy. V ée. Obs V Ruis. Obs Qmax. V ée. Cale. V Ruis. Cale Qmax. EQM(mm) (103m3) (103m3) Obs (m3/s) (103m3) (l03m3) eale (m3/s) débits
07/02/2005 34.8 6.2 3.5 0.82 5.9 5.9 0.92 0.4016/0212005 76.1 12.4 10.6 3.54 12.8 12.8 2.90 0.3722/02/2005 67.8 23.0 19.4 4.35 12.5 12.5 1.76 0.5823/04/2006 81.1 5.7 5.7 0.57 16.0 16.0 1.15 1.0025/04/2006 52.1 3.9 3.9 1.46 8.5 8.5 1.50 0.45
xxix
