Résultats et cartographies de la dynamique de drainage

Les résultats cartographiques de la dynamique de drainage seront présentés dans l’ordre suivant et avec les notations soulignées suivantes :

⇒ _{Une crue automnale (01/11/2008) avec antécédents pluvieux}

conséquents qui permettra d’observer le comportement du réseau de drainage fortement sollicité en conditions saturées.

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⇒ Un orage estival (05/07/2009) en période sèche qui permettra de mesurer la dynamique d’un réseau quasi entièrement en conditions intermittentes soumis à une averse violente et ponctuelle.

⇒ Une giboulée (26/03/2010) de début de printemps avec très peu d’antécédents pluvieux permettant de mesurer l’effet d’une forte intensité en conditions peu humides et en sortie d’hiver donc sans végétation développée.

⇒ _{Une averse printanière (11/05/2010) modeste et peu intense avec}

antécédents moyens qui permettra d’observer l’effet d’un état d’humidité non négligeable du réseau, couplée à une sollicitation pluvieuse modérée. Les caractéristiques détaillées de ces épisodes sont dans le Tableau IV.X. La localisation des stations se trouve sur la carte de la Figure IV.2.

4.2.1 Crue automnale

L’épisode pluvieux du 1 novembre 2008 est un événement d’ampleur importante caractérisé par une période de retour située entre 5 et 6 ans. La particularité de cet épisode est que l’intensité est soutenue et constante sur toute sa durée qui s’élève à plus de 11 heures (Figure IV.22).

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 12:00 16:48 21:36 02:24 07:12 12:00 H a u te u r (c m ) 0 2 4 6 8 10 12 14 P lu ie h o ra ir e ( m m ) Réaction Réponse

Figure IV.22 : Limnigramme et temps caractéristiques de la crue automnale à l’exutoire du bassin versant du Mercier.

Cet événement fait suite à une période humide avec plus de 100mm durant le mois qui précède dont un événement de plus de 30mm la veille. Le débit de base avant épisode est très élevé d’environ 100 l/s. Il est donc vraisemblable qu’un niveau très élevé de saturation du bassin versant ait été atteint et que le temps de concentration ait été dépassé sur plusieurs sous bassins. La quantité de pluie n’est que 2,5 fois supérieure à l’épisode du 26 mars 2010 mais le débit de pointe est 10 fois supérieur. 14 stations étaient en service lors de cet épisode mais

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seulement 13 ont permis de décrire le début d’épisode et 12 le pic de crue car un capteur s’est arrêté après avoir été submergé par la crue.

La Figure IV.23 et la Figure IV.24 décrivent la dynamique de crue dans le réseau à partir du temps de réaction et des temps de réponse.

Figure IV.23 : Carte des temps de réaction normalisés par la durée de la pluie (base 100%) lors de la crue automnale.

Réponse1 Réponse2

Réponse2 > Exutoire

Figure IV.24 : Carte des temps de réponse normalisés par la durée de la pluie (base 100%) lors de la crue automnale. La réponse est séparée en 2 parties lorsque 2 pics significatifs de débits sont observés et les réponses postérieures à l’exutoire sont distinguées en rouge.

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Les temps de réaction sont voisins de 150 min, soit 30% de la durée de l’épisode (600 min) pour de nombreuses stations avant de constater la montée significative de crue. Deux stations attenantes à des fossés ont une réaction extrêmement rapide. Au niveau de la station sous forêt BouillonAt, au contraire, la crue démarre après plus de 80 % de la durée de l’épisode soit plusieurs heures de pluie.

Les temps de réponse ont tendance à s’homogénéiser pour l’exutoire et les stations centrales au bassin autour de 540 min soit l’équivalent de la durée de la pluie. Néanmoins deux stations centrales localisées sur le sous bassin nord répondent environ 1h plus tard que l’exutoire (110% de la durée de la pluie). Les réponses des stations d’ordre 1 de Strahler sont légèrement inférieures à la durée de la pluie (80 à 100% de la durée de la pluie) sauf pour la station en aval de la zone urbaine qui plafonne beaucoup plus rapidement et semble atteindre le temps de concentration en moins de 2h (26% de la durée de la pluie), et pour la station BouillonAt sous forêt qui au contraire répond plusieurs heures après l’exutoire.

Les réponses sont composées de deux pics de débit pour de nombreuses stations alors que l’intensité de pluie faiblit mais reste élevée. Le second pic apparait tardivement pendant la crue pour la plupart des stations concernées. Cela suggère l’agrégation de contributions déphasées venant de l’amont.

4.2.2 Orage estival

L’épisode du 5 juillet 2009 est un orage estival très intense et court avec une première averse très intense suivie d’une autre moins intense mais plus soutenue quelques minutes après. La réponse à l’exutoire est faible mais brutale, la première averse est à peine perceptible dans la réponse avec un ralentissement marqué dans la montée de crue (Figure IV.25). Le débit de base avant épisode est nul.

Figure IV.25 : Limnigramme et temps caractéristiques de l’orage estival à l’exutoire du bassin versant du Mercier pour les averses A et B.

0 1 2 3 4 04:48 09:36 14:24 19:12 00:00 H a u te u r (c m ) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 P lu ie h o ra ir e ( m m ) Réactions Réponses

A

B

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La Figure IV.26 et la Figure IV.27 décrivent les temps de réaction et de réponses du réseau de drainage au niveau des stations limnimétriques disponibles.

A

B

Figure IV.26 : Cartes des temps de réaction normalisés par la durée de la pluie (base 100%) lors des deux averses (A et B) de l’orage estival.

Les stations d’ordre 1 sous forêt qui ne bénéficient pas de connexion rapide au ruissellement ne répondent pas à cet épisode qui a lieu en conditions sèches. La réaction à la première averse est très rapide dans la plupart des stations centrales ainsi qu’à l’exutoire. Il s’agit probablement de ruissellement provenant de surfaces proches de la station. Le temps de réaction à la seconde averse est plus variable mais assez cohérent de l’amont vers l’aval. En revanche, au niveau de la confluence qui précède l’exutoire les réactions sont tardives et la seconde montée de crue commence après la fin de la pluie alors que l’exutoire réagit juste à la fin de l’épisode.

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Réponse 1 Réponse 2

Figure IV.27 : Carte des temps de réponse normalisés par la durée de la pluie (base 100%) lors de l’orage estival.

La réponse à cet orage estival de 2 heures s’effectue en deux temps sur toutes les stations qui répondent en lien avec les 2 averses successives. La réponse finale est globalement tardive, se produisant pour la plupart des stations après la fin de la pluie, en particulier à l’exutoire. L’écoulement semble donc extrêmement ralenti au sein du réseau mais suit une logique de propagation amont-aval sauf pour les bassins amont nord sous foret qui restent attardées.

4.2.3 Giboulée

La giboulée du 26 mars 2010 (150 min au total) est modeste mais elle est caractérisée par des valeurs élevées d’intensité et fait suite à une période peu pluvieuse en sortie d’hiver. La réponse à l’exutoire du bassin est marquée par une montée brutale des eaux (Figure IV.28). Les réponses hydrologiques à cet épisode ont été enregistrées sur 17 stations du dispositif multi-local sur les 18 en service ce jour là. Le débit de base avant épisode est d’environ 10 à 20 l/s. La Figure IV.29 et la Figure IV.30 décrivent la dynamique de drainage dans les stations du réseau à partir des temps de réaction et des temps de réponse.

184 0 2 4 6 8 10 12 00:00 02:24 04:48 07:12 09:36 12:00 14:24 16:48 H a u te u rs ( c m ) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 P lu ie h o ra ir e ( m m ) Réaction Réponse

Figure IV.28 : Limnigramme et temps caractéristiques de la giboulée à l’exutoire du bassin versant du Mercier.

Figure IV.29 : Carte des temps de réaction normalisés par la durée de la pluie (base 100%) lors de la giboulée.

Globalement la réaction du réseau de drainage à la pluie est cohérente dans le sens où le temps de réaction s’accroit avec la hiérarchie topologique du réseau avec à l’exutoire une montée qui débute au milieu de l’épisode. Cette logique est observée à l’exception de la station localisée sur le tronçon qui reçoit la contribution de la zone urbaine de Pollionnay, où le temps de réaction normalisé passe de 22% à 13%. Cependant la station suivante en aval, mesure un temps de réaction cohérent (34%) par rapport à la dynamique locale du réseau.

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Réponse1 Réponse2

Réponse2 > Exutoire

Figure IV.30 : Carte des temps de réponse normalisés par la durée de la pluie (base 100%) lors de la giboulée. La durée de réponse est décomposée en 2 parties lorsque 2 pics significatifs de débits sont observés. Les temps de réponse postérieurs à l’exutoire sont distingués en rouge.

Les temps de réponse ont globalement tendance à s’homogénéiser par rapport à la durée de la pluie sauf pour trois ruisseaux : le ruisseau des Presles dans sa partie amont sous forêt qui ne répond pas, le ruisseau du Bouillon toujours dans la moitié nord, et le ruisseau du Mercier au sud qui répondent après l’exutoire. Pour le reste du réseau, on observe dans le détail que le ruisseau des Presles au nord fait l’objet de deux pics de débit sur le tronçon impacté par la zone urbaine de Pollionnay (réponse à 79% de la durée de la pluie). Mais cette forme de réponse en deux pointes est atténuée à la confluence avec le ruisseau du Mercier qui de son coté est dans une dynamique légèrement plus précoce amenée en amont par le ruisseau des Balmes qui répond relativement rapidement (80% de la durée de l’épisode).

4.2.4 Averses printanières

L’épisode du 11 mai 2010 est constitué de deux averses bien distinctes séparées d’une heure environ, donnant lieu à deux pics de débits respectivement de 130 et 190 l/s (Figure IV.31). Le débit de base avant épisode est assez élevé avec environ 30 à 40 l/s.

La dynamique de crue est représentée par la distribution spatiale des temps de réaction et des temps de réponse dans le réseau hydrographique, respectivement sur la Figure IV.32 et la Figure IV.33.