Contrairement aux données de pluie, les données de débit demandent de longs traitements numériques, jusqu’à la séparation des évènements. Ces traitements introduisent des erreurs que nous allons décrire sans les mesurer avec précision. Nous distinguons (1) l’obtention des débits et (2) la séparation des évènements, crues et flashs.
Obtention des débits
La borne supérieure du domaine de validité de la courbe constructeur des deux canaux Venturi installés à Mansarde est 50 L/s. Le prolongement de la courbe que nous avons opéré introduit donc une incertitude sur les débits supérieurs à cette valeur. Nous avons détaillé ce calcul dans le rapport « Construction des courbes de tarage ». Plus généralement, la relation entre la hauteur d’eau, effectivement mesurée, et le débit est donnée par une courbe de tarage estimée.
L’incertitude sur la mesure primaire de la hauteur d’eau par le couple (sonde-station) et l’erreur introduite par la courbe de tarage n’ont pas été évaluées dans notre cas. Toutefois, la confrontation de plusieurs méthodes d’élaboration des courbes de tarage a consolidé l’expertise des ingénieurs ayant procédé à ces estimations.
Nous avons déjà évoqué la dérive de la mesure effectuée par la sonde de pression. Cette dérive est éventuellement constatée tous les 15 jours au moment des relevés, et corrigée en station par un recalage avec une mesure visuelle sur l’échelle limnimétrique.
Au moment de l’intégration de la série numérique collectée, la correction de cette dérive est effectuée, chaque quinzaine donc, par le logiciel « DP » sans que nous ayons approfondi l’algorithme appliqué et la distribution des résidus.
Le logiciel « DP » applique également un lissage qui élimine un bruit de mesure et rend plus facile la lecture ultérieure des débits. Nous n’avons pas enregistré systématiquement la somme des résidus à l’issue de ces ajustements.
Le défaut d’évaluation de l’erreur finale résultant de ces opérations ne nuit pas à la cohérence globale des débits estimés. Toutefois, lors de la reprise du jeu de données pour de nouvelles estimations, il nous faudra procéder à ces vérifications indispensables, d’autant plus si nous voulons agréger ces données avec de nouveaux enregistrements.
Séparation des évènements : Crues et flashs Evènements de crue
La séparation des évènements de crue ressemble dans sa méthode à la séparation des averses. Elle repose sur la définition d’un critère de séparation et l’application systématique d’un algorithme. Toutefois, les frontières déterminées par les débits sont moins nettes que celles déterminées par les pluies. En conséquence, les algorithmes évaluent, non plus une valeur seuil, mais la moyenne d’une plage de valeurs. Nous avons appliqué comme critère de séparation, trois valeurs successives dont les moyennes sont supérieures ou inférieures au critère de séparation.
La définition retenue pour un évènement de crue est la suivante :
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On considère qu’il y a évènement de crue lorsque la moyenne de trois débits instantanés successifs dépasse la valeur égale à deux fois le débit de base, lequel est défini à dire d’experts. Deux crues doivent être séparées par au moins une heure en dessous de deux fois le débit de base.
Estimation des débits de base
Pour la ravine Mansarde, en hivernage, le débit maximum en étiage ne dépasse jamais 0,5L/s, on choisira donc 0,5 L/s comme débit de base.
Pour la rivière Voltaire, le débit d’étiage est estimé 3 L/s, qui sera le débit de base.
Pour la rivière Gaschette, le débit d’étiage est estimé 2 L/s. Cependant les observations ont mis en évidence un déversement des eaux de la route nationale dans la rivière Gashette. Cela complique la relation Pluie/débit : La crue peut atteindre son débit de pointe, alors qu’il n’a pas commencé à pleuvoir au point de mesure, car la réponse de la route est très rapide.
Evènements de flash
La définition retenue pour la crue est normative et permet de comparer des cours d’eau de dimensions différentes. Pour des cours d’eau d’une certaine dimension et sur des échelles de temps suffisamment longues, les valeurs moyennes qu’elle permet de mesurer sont pertinentes.
Toutefois dans nos petits cours d’eau, l’observation fine des accélérations du débit, permise par des stations au pas de temps d’une minute, fait ressortir plusieurs pics significatifs regroupés dans une seule crue. De ce fait, la crue ne rend pas compte du fonctionnement réel du cours d’eau et de son bassin versant. En effet la détermination conventionnelle d’un pic de crue confond toutes les accélérations/décélérations du débit dans une phase artificiellement homogène de montée ou de décrue. Constater des crues à deux ou trois pics n’est pas encore suffisant.
Il nous a donc paru utile de distinguer une deuxième structure évènementielle, fondée sur les accélérations du débit, et non plus sur les débits eux-mêmes. Ainsi, nous appellerons « flash » une phase d’accélération du débit supérieure à 0,1 L/s/mn, seuil unique pour tous les cours d’eau dans notre cas.
Ce seuil d’accélération est empirique : Il s’agit de l’accélération qui caractérise effectivement le démarrage d’un flash dans les cours d’eau que nous avons observés. Par convention, la fin de flash est bornée par le pic lui-même. La phase de diminution du débit n’est donc pas intégrée dans l’évènement.
La distinction « confortable » entre montée de crue et décrue est mise à mal par la détermination des flashs qui sont des sortes de crues dans la crue. Ces flashs peuvent effectivement se déclencher à partir de débits très variables. Nous appellerons « débit
d’entrée », le débit au démarrage de l’évènement. Il existe des crues sans flash, mais l’inverse
n’est pas vrai. L’intérêt à les mesurer apparaîtra dans la présentation des résultats au paragraphe 34.
Nous concluons cette deuxième partie en soulignant que le traitement automatisé des séparations de crues est susceptible d’introduire des erreurs minimes dans l’évaluation des
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durées de crue car les frontières ont été estimées sur des valeurs moyennes de plages de données, et non sur des valeurs instantanées. Par suite, l’erreur relative commise sur un flux en crue est fonction de la durée de la crue, elle-même très variable (quelques minutes à quelques jours).
3. RESULTATS
Remarque liminaire : Nous rappelons qu’un document annexe, le « recueil des données » - 115 pages, dont 38 consacrées aux pesticides, expose selon différents modes l’ensemble des résultats d’analyses. Le lecteur pourra s’y reporter pour retrouver le détail des résultats présentés ici.
De façon classique, nous procédons à l’étude comparative des situations mesurées pour mettre en évidence l’influence des facteurs.
Les résultats ont ainsi été arbitrairement regroupés en quatre familles selon les modèles d’analyse. Le paragraphe 31 s’intéresse à un simple inventaire de molécules. Le paragraphe 32 examine les moyennes mensuelles. Le paragraphe 33 fait état des crues échantillonnées. Le paragraphe 34 valorise la lourde série continue des évènements en cours d’eau.
Les outils statistiques mobilisés sont basiques, statistiques descriptives, classifications et dénombrements. Ils s’adaptent aux objectifs de l’étude, première approche méthodologique des facteurs hydrologiques du transfert des pesticides sur de petits bassins versants au relief énergique déversant directement dans le milieu marin. La qualité des données disponibles permet cela.
La recherche des variables les plus discriminantes et de corrélations moins apparentes seront ultérieurement poursuivies avec un jeu de données consolidé par l’estimation des erreurs de mesure, opération à laquelle nous n’avons sciemment pas procédé dans cette première étape, essentiellement pour gagner du temps.