Etat d’art sur les problèmes d’hydrologie et d’hydrographie

La rivière Jiu a longtemps fait l'objet d'études pour de plusieurs recherches dans le domaine des sciences de la Terre.

Jusqu'à la mise en place d'un réseau de stations hydrométriques, il n'était pas possible, du point de vue hydrologique, de réaliser des études pertinentes sur les flux liquides dans le bassin de la rivière Jiu. Comme la plupart des stations hydrométriques a été installées dans la seconde moitié du 20e siècle, les études sur les caractéristiques hydrologiques des rivières du bassin de Jiu ont été menées notamment à partir de la seconde moitié du siècle dernier. Parmi les premières informations liées aux particularités hydrologiques dans le bassin de la rivière Jiu, il y a celles des travaux du géographe français E. de Martonne, portant sur les inondations du mois d’aout 1900 [de Martonne, 1901].

Au fil du temps, le bassin de la rivière Jiu a été inclus dans plusieurs études hydrologiques à l’échelle régionale et nationale, ayant une place privilégiée parmi les rivières du sud de la Roumanie, en tant que principal affluent du Danube. Parmi ces études, nous citons celles réalisées par Tiberiu Morariu (1955) et l'équipe formée par Morariu, Savu et Dumbravă (1956), portant sur l'ouest de la dépression de Petroşani (secteur supérieur du bassin de la rivière Jiu), et l’analyse de la densité du réseau hydrographique de tous les bassins de la Roumanie.

Alexandru Roşu a étudié la morphologie de la zone de confluence entre la rivière Jiu et ses principaux affluents, Motru et Gilort (1956), la tectonique récente dans le bassin de la rivière Jiu dans son secteur Subcarpatique [Roşu, 1961], ainsi que la géomorphologie du secteur des Subcarpates entre Motru et Gilort [Roşu, 1967]. Le chercheur Iosif Ujvari occupe une place particulière dans l'hydrologie roumaine, par ses travaux de référence à l’échelle de la Roumanie, englobant des informations aussi sur les rivières du bassin de la Jiu : "L’hydrographie de la République Populaire de la Roumanie"/ "Hidrografia RPR" (1959) et "Géographie des eaux de la Roumanie" / "Geografia Apelor României" (1972).

Les travaux coordonnés par Dumitru Lăzărescu se sont orientés sur la méthodologie de prévision à court terme du débit des affluents de la rivière Jiu (1956), ainsi que sur les régimes hydrologiques.

Lăzărescu et Panait (1959) ont été préoccupés par le développement de méthodes d’estimation des débits sur la base des relations régionales, entre l’altitude et les paramètres hydrologiques.

Une autre contribution importante à la connaissance de la rivière Jiu et du régime hydrologique de ses principaux affluents a été amenée par C. Mociorniţă et collab. (1960), qui ont étudié la variabilité temporelle des débits des affluents de la rivière Jiu dans son bassin inférieur (près de la ville de Craiova).

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C. Mociorniţă (1962) a étudié de son côté le secteur supérieur du bassin (le sous-bassin de la Jiu de l’Est notamment).

Les premières études complexes portant sur les phénomènes extrêmes ont été focalisées sur le phénomène de sécheresse des rivières du bassin de la Motru, le principal affluent de la rivière Jiu [Niţulescu et Păduraru, 1961]. Quelques années plus tard, Mustaţă (1965) a travaillé sur les débits maximaux de différentes probabilités aux pour les stations hydrométriques existant à ce moment-là dans les bassins de la rivière Jiu et de la Jiu de l’Est. En 1966, Mustaţă, Alboiu et Miţă ont réalisé la première monographie hydrologique du bassin de la rivière Jiu (1966). Bien qu’ils n’aient pas de séries de données étendue (à l’exception de la station hydrométrique de Podari, avec ses mesures systématiques depuis 1950), les travaux susmentionnés offrent d’informations précieuses sur le régime hydrologique général du bassin hydrographique Jiu, ainsi que sur les phénomènes hivernaux sur les rivières de ce bassin.

Quelques années plus tard (1972), Mociorniţă et Birtu ont analysé les inondations catastrophiques du 30 juillet 1969, engendrées par les rivières Motru et Tismana. Mociorniţă a également analyse le régime saisonnier et mensuel des débits par rapport à l'année moyenne, calculée sur la base des données hydrologiques disponibles pour une partie des stations hydrométriques du bassin de la rivière Jiu [Mociorniţă, 1969].

En 1972, en raison de la magnitude et l’extension des inondations événements hydrologiques survenues sur l'ensemble de la Roumanie (au mois d’octobre), de nombreux hydrologues ont analysé cet événement hydrologique et l’ont considéré, à ce temps-là, la plus grande inondation de l’histoire des mesures hydrométriques de la rivière Jiu [Trufaş et Vrabie, 1973]. Constantin Savin (1973) analyse les caractéristiques hydrologiques des crues de l’Olténie du mois d’octobre 1972, en détaillant sur quelques stations hydrométriques plus importantes sur la rivière Jiu et ses affluents. Une année plus tard, le même auteur étudie la relation entre l’amplitude de la variation du niveau d’eau et la recharge de la nappe phréatique, en exemplifiant avec la situation de la crue d’octobre 1972. Des analyses de l’hydrographe de crue (avec la séparation de l’écoulement de base et l’apport pendant la crue) sont menées aussi sur la Jiu de l’Ouest et la Jiu de l’Est par Leonard Mustaţă (1975), qui a apporté des considérations importantes relatives à l'inondation d'octobre 1972 sur les rivières du sud du pays, avec une référence particulière au bassin supérieur de la rivière Jiu.

Après la période des années 1980-1990, où le bassin de la rivière Jiu a été moins étudié du point de vue hydrologique, à partir de 1990, mais surtout après 2000, Constantin Savin s’est consacré à l’étude des ressources en eau du bassin de la rivière Jiu. Le patrimoine hydrologique qu’il a laissé sur le bassin de la rivière Jiu englobe plusieurs travaux très précieux, depuis son premier ouvrage "Les ressources en eau dans

la vallée du secteur inférieur de la rivière Jiu"/ "Resursele de apă ale Luncii Jiului" (1990a), et "Les

Rivières de l’Olténie - Phénomènes hydrologiques exceptionnels"/ "Râurile din Oltenia. Fenomene hidrologice de risc exceptional " [Savin, 2003]. Ce travail est peut-être parmi les rares qui dépassent l’approche monographique des aléas hydrologiques en analysant l’origine des phénomènes hydrologiques en corrélation avec les facteurs de contrôle avec les paramètres statistiques des crues. Une autre recherche complexe a été la relation entre la hauteur de la couche de neige et les ressources en eau dans l’espace hydrographique Jiu – Danube [Savin, 1993].

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Préoccupé par la problématique des pertes d’eau et, partant du phénomène de l'asséchements des rivières du sud de l'Olténie, avec un impact particulier sur l'agriculture et l'économie en général, Constantin Savin essaie de répondre à une question rhétorique sur l’aridisation du climat et l’impact potentiel sur les ressources en eau du bassin de la rivière Jiu (1995) en décrivant de manière assez synthétique la sècheresse hydrologique des rivières dans le bassin de la Jiu. En 1996 il a publié un deuxième travail sur les débits minimaux durant la période de sécheresse 1992/ 1993 [Savin, 1996]. L’augmentation des aménagements hydrotechniques sur les rivières du bassin de la Jiu a fait aussi un sujet de travail pour Savin qui discute dans une allocution dédiée à la rencontre franco-roumaine sur la gestion intégrée des ressources en eau à l’échelle des bassin versants les avantages et les inconvénients des travaux de dérivations affectant la rivière Jiu et ses affluents [Savin, 1997]. Plus tard, le même auteur s’occupe du bassin de la rivière Jiu, en analysant en détail les facteurs contrôlant l’écoulement, la variabilité des débits liquides, ainsi que les plus forts évènements hydrologiques affectant les rivières du bassin de la Jiu [Savin, 2003 ; Savin 2004 ; Savin 2008].

Pendant ce temps, en 2002, une thèse de doctorat sur les caractéristiques du bassin de la rivière Jiu et la modélisation de l’écoulement par les techniques les réseaux neuronaux a été réalisée [Barbaăată, 2002] en complétant les monographies hydrologiques compréhensives réalisées par Constantin Savin. Depuis, le bassin de la rivière Jiu n’a plus été le sujet de gros travaux de recherche hydrologique, mais des études plus restreintes (hydrologiques, géomorphologiques ou environnementales) englobant des informations sur l'écoulement de la rivière Jiu et ses affluents. Nous rappelons dans ce contexte les contributions de

Dumitașcu (2010), Minoniu (2011), Moroșanu (2012), Telteu et al. (2014), Ionuș et al. (2015), qui ont réalisé des évaluations du potentiel aux crues du bassin de la rivière Jiu.

L'étude des débits solides a pu être réalisée après la mise en service des principales stations hydrométriques à mesures complètes (débits liquides et solides). Constantin Diaconu a été le premier hydrologue qui a centralisé dans des études à l’échelle nationale les résultats des mesures du débit solide et les a mis en relation avec les facteurs morphométriques, les débits liquides et les particularités géologiques. Il a une contribution très précieuse à la connaissance des transports en suspension sur les rivières en Roumanie [Diaconu, 1964; Diaconu, 1971]. Le même auteur a également contribué au perfectionnement du système de mesure et de calcul des débits d'alluvions en suspension, en soulignant les implications hydrométriques de leur détermination indirecte (basée sur le débit liquide) [Diaconu, 1967; Diaconu, 1968;

Diaconu, 1969]. Dans son article "Résultats sur le transport des alluvions en suspension des rivières de la

Roumanie" (1969), C. Diaconu a calculé les valeurs moyennes du débit spécifique d’alluvions en suspension sur des tranches d’altitude et a établi des corrélations entre le flux liquide et celui solide. Des valeurs moyennes des taux d'érosion comme vecteurs clé de la production des alluvions ont été également calculées dans cet ouvrage. Les travaux de Diaconu englobent des informations importantes sur le transport sédimentaire dans le bassin de la rivière Jiu.

En ce qui concerne le problème d’origine des sédiments, de la variabilité du flux solide et des processus hydromorphologiques, le bassin de la rivière Jiu a attiré l'attention de plusieurs chercheurs. L'étude du régime des alluvions dans le bassin de la rivière Jiu a été lié aux problèmes des aménagements hydrotechniques et hydroélectriques. Dans le volume "Etudes et recherche en hydrologie"/ "Studii și

cercetări în hidrologie" [INMH, 1976], 10 stations hydrométriques ont été utilisées pour le traitement statistique des débits d’alluvions en suspension pour des périodes entre 3 et 10 ans.

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Depuis 1990, des études consacrées uniquement aux alluvions en suspension transitant dans le bassin du Jiu sont apparues, la plupart d'entre elles étant menées par le chercheur C. Savin. Bien que moins nombreuses et plus détaillées par rapport aux études sur les fluxes liquides, celles-ci revêtent une importance particulière en raison de la nature des paramètres du flux sédimentaire et des variables morphométriques et hydrologiques et les écoulements solides [Savin, 1990b]. En 1994, une deuxième publication du même auteur, intitulé "Valeurs extrêmes des alluvions en suspension dans les bassins de la

rivière Jiu - Affluents du Danube"/ "Valori exceptionale ale scurgerii solide de aluviuni în suspensie în bazinele hidrografice Jiu – Afluenții Dunării", est apparue, dans laquelle les débits solides maximaux

étaient liés aux événements hydrologiques extrêmes [Savin, 1994]. En 2000, Savin a analysé les débits des alluvions en suspension de l’espace entier situé entre le Danube (à l’ouest), et la rivière Olt (à l’est), la rivière Jiu et ses affluents occupant une place privilégiée. Un an plus tard, l’auteur publie son ouvrage synthèse, "L’hydrologie des rivières – théorique et appliquée", dans lequel les débits d’alluvions en suspensions sont analysés à travers des exemples de nombre de stations hydrométriques du bassin de la rivière Jiu, mais pas seulement [Savin, 2001]. Un court travail sur la variation des flux solides sur les rivières de l’Olténie durant une période de 50 ans a été publié en 2005, synthétisant un grand nombre de données hydrologiques [Savin, 2005]. Ce travail a été inclus dans un dernier volume intitulé "Phenomènes de risque

exceptionnel sur les rivières de l’Olténie"/ "Fenomene de risc excepțional pe râurile din Oltenia" [Savin, 2006]. Les plus importants épisodes de crue (des années 1972, 1991, 2005) y sont analysés à la fois du point de vue des volumes d’eau et des quantités des alluvions en suspensions transitées par ces volumes.

Les recherches portant sur la dynamique hydro-morphologique dans le bassin de la rivière Jiu ont été moins développées et beaucoup plus dispersées, laissant ainsi la place à des approches actuelles et futures sur la phénoménologie de la dynamique hydro-sédimentaire à l'interface versant - le lit fluvial. Depuis les années 1990, Rădoane et ses collaborateurs s’intéressent à l’augmentation des risques géomorphologiques sous l’influence des activités humaines, ce qui a des conséquences négatives sur la dynamique hydro-sédimentaire. Pour le bassin de la rivière Jiu, ils ont conclu que les alluvions transportées par Jiu pourraient diminuer de 80% du total des suspensions transportées, ce qui est un effet des lavages hydrauliques dans les stations de préparation et de tri du charbon [Rădoane, 2004]. Dans la même année, un budget alluvial a été calculé pour l'entrée et la sortie de la rivière Jiu dans le secteur des gorges [Rădoane etRădoane, 2004]. Les deux auteurs ont également approfondi dans les années suivantes le problème de la sédimentation des réservoirs et ont développé des relations de synthèse entre la superficie des bassins de drainage et le volume de sédiments fins lié au substrat géologique dominant et de la présence des activités d’exploitation du charbon dans le bassin supérieur de la rivière Jiu [Rădoane et Rădoane, 2005]. De plus, dans le régime des débits solides, en analysant les valeurs d'une année caractérisée par un débit liquide de 6 à 7 fois plus élevée que celui d’une année moyenne (e cas de 1991), deux relations entre le flux spécifique liquide et solide, en fonction de l'activité saisonnière des mines de charbon ont été obtenues [Rădoane et Rădoane, 2006a]. L’analyse en laboratoire des échantillons de sédiments fins s'ajoutant à ceux destinés aux mesures opérationnelles du réseau hydrométrique de l'Administration Nationale des Eaux Roumaines ont été réalisés par la même équipe de chercheurs afin de mettre en évidence la nature minéralogique des alluvions en suspension transportées le long de la rivière Jiu [Rădoane et Rădoane, 2006b]. L’influence de l’exploitation minière sur le transport alluvial dans le bassin du haut Jiu a été analysée du point de vue du

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budget alluvial et des effets possibles de l’eau chargé du charbon sur certaines structures hydrotechniques [Rădoane et al. 1995; Rădoane et Rădoane, 2006a ; Rădoane et Rădoane, 2006b].

La dynamique latérale du lit de la rivière Jiu a reçu moins d’attention, malgré la complexité des facteurs de causalité, confirmée par plusieurs auteurs [Savin, 2005; Ionuș, 2014 ; Moroșanu, 2014]. Cependant, les dernières années, des chercheurs se sont penchés sur les risques géomorphologiques susceptibles d’affecter indirectement la dynamique du lit de la rivière Jiu et d’augmenter le débit solide [Boengiu et al., 2005; Săndulache et Săndulache, 2014].

La qualité des eaux de surface du bassin de la rivière Jiu a aussi constitué un sujet de recherche rigoureusement exploré, étant données les activités anthropiques (surtout les industries minière et énergétique) caractéristiques de la région. L’analyse de la qualité de l’eau a été faite pour atteindre plusieurs objectifs, la plupart correspondant à la législation interne dans le domaine de l’eau en Roumanie [La loi de l’Eau, 1996] et à la Directive Cadre Européenne de l’Eau [CE/60/2006]. Les études des géographes se sont focalisées notamment sur la classification de la qualité des rivières en fonction de différentes catégories d’indicateurs de qualité de l’eau [Șerban et Mititelu – Ionuș, 2011]. On en ajoute deux autres travaux portant sur l’évaluation de la qualité des eaux de surface dans le bassin inférieur de la rivière Jiu [Șerban, 2011], sur l'état écologique des masses d'eau du sous-bassin hydrographique de la rivière Motru [Ionuș, 2011], ou l’évaluation du potentiel à l’humidité de la végétation et le sol par les indices satellitaires [Moroșanu, 2017]. Les travaux menés par les ingénieurs des structures universitaires du bassin de la rivière Jiu (Faculté des Mines de Petroșani, et l’Université “Constantin Brâncuşi” de Târgu Jiu) spécialisées dans le domaine de l’exploitation des ressources minérales et l’impact sur l’environnement sont, par contre, plus orientés sur les mesures techniques de modernisation de l’activité industrielle en accord avec les normes d’environnement et valorisation des déchets industriels, d’où les plus marquants dans le relief sont les tas de stérile [Corici, 2004]. La proposition du prof. E. Traistă et collab. de valorisation économique des stocks sédimentaires accumulés dans les réservoirs sur la rivière Jiu (le sable et l’argile dans le secteur de construction et charbon dans le secteur énergétique) est dans ce sens révélatrice pour illustrer l’influence des activités anthropiques sur la quantité de sédiments transitée dans le bassin de la rivière Jiu [Fodor et al., 2006 ; Traistă et al., 2007].

Les analyses en laboratoire des indicateurs chimiques et de la turbidité de la rivière Jiu dans son secteur correspondant au département Gorj ont montré le rôle dans l’altération du régime de qualité de l’eau joué par les bassins d’extraction du charbon, aussi dans la Dépression de Petroșani (la houille) que dans les bassins du piémont (Motru – Rovinari). Il a également été constaté que dans toutes les sections analysées, la teneur en matières en suspension suivie le même cycle du fonctionnement des unités d’extraction, lavage et production du charbon, de sorte que le volume des alluvions transitées entre le secteur supérieur et la ville de Târgu Jiu est plus grand dans les périodes d’activité industrielle intense [Cârțînă, 2013]. Toutefois, la tendance dans la variabilité des matières en suspension se trouve actuellement sur la pente descendante, comme conséquence de la diminution générale de l’activité minière et de la clôture ou mise en conservation de plusieurs mines dans le secteur supérieur [Cârțînă et Căpățînă, 2007]. Il est généralement admis que la qualité des eaux de surface et des eaux souterraines dans le bassin de la rivière Jiu, surtout dans la partie appartenant au département Gorj, est influencée par l’exploitation et le traitement des réserves naturelles (principalement charbon et en secondaire le pétrole et les granulats des lits des rivières), sans respecter les

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restrictions écologiques [Cârțînă et Căpățînă; 2007) ; Ionică et al., 2013]. La relation entre les déchets solides des usines de préparation du charbon et la qualité et quantité des sédiments fins a été analysée du point de vue de la granulométrie et du taux de matières en suspension d’origine anthropique, mais aussi dans la perspective de la valorisation des sédiments déposés dans la cuvette des réservoirs situés en aval de ces zones industrielles [Hânțanu et Părău, 2005 ; Călinoiu et al., 2010]. Dans ces travaux, les sources de pollution des rivières ont été ainsi classifiées selon le secteur d’activité (extraction primaire du charbon ou différentes étapes dans sa préparation) et selon la grandeur de l’impact (quelle superficie de la zone affectée, sources ponctuelles ou longueur de contact entre la source de pollution et la rivière concernée).

Tenant compte de l'état d'avancement des travaux, encore à l'origine, en termes d'hydrologie (variabilité des flux liquides et solides), de l'impact des activités anthropiques sur la formation (ou la découverte) de nouvelles sources de sédiments et de la dimension systémique de la dynamique hydromorphologique, nos recherches envisagent à détailler davantage les aspects concernant le rôle des événements extrêmes dans le transfert des alluvions et la relation avec les activités industrielles à travers leur composition géochimique.