MESURES DE DÉBIT FAITES EN SEINE-MARITIME AU COURS DE LA CRUE DE JANVIER 1955

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N° S P É C I A L A/1955 L A H O U I L L E B L A N C H E 307

C o m b i n a i s o n d e l a c r u e e t d e l a m a r é e

Flow measurements in the Maritime-Seine during the flood of January 1955

Combination of the flood and the tide

P A R D. LAVAL

Dans cet article, l'auteur après avoir rappelé les caractéristiques générales du bassin de la Seine-Maritime soumis à la marée, expose les mesures de courant faites à l'occasion de la crue de janvier 195ô et il en discute les résul- tats. Il montre l'incidence de la crue sur les phénomènes de marée et attire l'attention sur la réduction des cubes échangés entre la mer et le fleuve provoquée par la crue. 11 en résulte une atténuation des effets de la crue dans le domaine du fleuve soumis à la marée.

In this article the author recalls the character- istics of the catchmenl area of the Maritime- Seine subject to tides, he then describes the current measurements mode during the flood of January 1955 and discnsses the resnlls. Ile indicates the effect of the flood on the tidat phenomena and draws attention to the réduc- tion in the volumes exchanged between the sea and Ihe river because of the flood. llence Ihe.

effecls of the flood are prolonged in Ihe portion of river subject to tidal action.

I . — R A P P E L D E S C A R A C T É R I S T I Q U E S G É N É R A L E S D E L A S E I N E - M A R I T I M E

L a s e c t i o n de la Seine s o u m i s e à la p r o p a g a - t i o n de la m a r é e a, de Poses au H a v r e , u n e l o n - g u e u r de 165 k m . :

B a r r a g e de Poses à R o u e n 41 k m R o u e n à l ' e m b o u c h u r e de la R i s l e . . . . 105 k m L a Risle au m é r i d i e n du H a v r e ( e s t u a i r e ) 19 k m

L o n g u e u r totale 165 k m

Caudebec —,

p. K. 3 1 0 500 RD. , ca Ud e b e c

_ Duclair PK. 278.000 R.O.

-Rouen PK. 242.900 R.O.

ROUEN

— £ 7 £ « ^ - R K , 2 1 8 . 8 3 0 R G . F I G . 1.

Article published by SHF and available athttp://www.shf-lhb.orgorhttp://dx.doi.org/10.1051/lhb/1955007

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308 L A H O U I L L E B L A N C H E N° SPÉCIAL A/1955

Les v a r i a t i o n s de niveau dues à l ' a c t i o n de la m a r é e sont les suivantes :

T A B L E A U A MARNAGE en mortes-eaux de coeff. 45 et en vives-eaux

de coeff. 110 DIS- TANCE

A ROUEN

Coef- Coef- en k m ficient ficient

45 110 (M. E.) (V. E.)

en m en m 3,45 7,54 124 3,62 6,71 105 3,21 6,00 90 2,35 4,07 67 1,49 2,77 36 1,58 2,43

L e débit fluvial m o y e n à R o u e n est évalué à 450 m3/ s , ce q u i c o r r e s p o n d r a i t à 6 1/s par k m2

de bassin versant.

C o m m e on l'a signalé plus haut, le débit m o y e n p o u r lequel sont établies les p r é v i s i o n s de m a r é e est de 250 n f^!/ s et c o r r e s p o n d au débit m o y e n p o u r la p é r i o d e du I °r m a i au 1e r o c t o b r e .

E n t r e R o u e n et la R i s l e , la section d ' é c o u l e - m e n t varie de m a n i è r e assez r é g u l i è r e de 2.000 m² à 6.000 m² au niveau de m i - m a r é e , et la largeur de 150 m à 600 m (sauf un c o u r t é t r a n g l e m e n t à 130 m dans le p o r t m a r i t i m e de R o u e n ) .

E n a m o n t de R o u e n , la S e c t i o n est e n c o m b r é e d'îles et est i r r é g u l i è r e . E n t r e Poses et R o u e n , elle varie de 500 à 1.500 m2 au niveau de m i - marée, et sa l a r g e u r de 100 à 500 m .

I I . — M E S U R E S D E C O U R A N T F A I T E S E N S E I N E A L ' O C C A S I O N D E L A C R U E D E J A N V I E R 1955

T r o i s mesures o n t été faites :

— L'une, à R o u e n , le 26 j a n v i e r , entre 8 h. et 16 h;

— L ' a u t r e à M e s n i l - s o u s - J u m i è g e s (42 k m en aval de R o u e n ) , le 27 j a n v i e r ;

— L a t r o i s i è m e à C o u r v a l (84 k m en aval de R o u e n ) , le 28 j a n v i e r .

Seule l ' o b s e r v a t i o n faite à R o u e n a c o m p o r t é un jaugeage c o m p l e t .

L e m a x i m u m de la crue ayant été atteint à Mantes dans la j o u r n é e du 25 j a n v i e r , et ia durée de t r a n s m i s s i o n du débit de Mantes à R o u e n étant de l ' o r d r e de 48 heures, la m e s u r e du 26 j a n v i e r à R o u e n d o i t c o r r e s p o n d r e à u n débit u n peu i n f é r i e u r au m a x i m u m . L ' é c a r t p e u t être de l ' o r d r e de 3 0 m³/ s , différence entre le débit m o y e n à Mantes p e n d a n t la j o u r n é e du 24 et le m a x i m u m réalisé dans la j o u r n é e du 25.

Les c o n d i t i o n s de mesures o n t été les suivantes :

M E S U R E S A R O U E N

L a section de mesure a été choisie à p r o x i m i t é

du m a r é g r a p h e de R o u e n ( P . K . 242,800 de la S e i n e ) .

L a l a r g e u r de la section de mesures est de 130 m , la p r o f o n d e u r m o y e n n e p e n d a n t le j a u - geage a été de 14 m .

L . 130.00 • —•|

! I

F I G . 2.

O n doit d'abord signaler les sujétions p a r t i c u - lières r é s u l t a n t des c o n d i t i o n s locales.

T r > r A T . T T K

M é r i d i e n du H a v r e E m b o u c h u r e de la R i s l e . . Q u i l l e b e u f

C a u d e b e c D u c l a i r R o u e n

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N° S P É C I A L A/1955 L A H O U I L L E B L A N C H E 309

1° Sous l ' a c t i o n de la m a r é e , le débit v a r i a i t d'une m a n i è r e c o n t i n u e ; il n'était à peu près stable q u ' e n fin de j u s a n t , p e n d a n t les 3 heures p r é c é d a n t l ' h e u r e de basse-mer o ù il attei- gnait son m a x i m u m . D u fait de l'influence de la crue, le c o u r a n t restait d i r i g é vers l'aval pendant t o u t e la m a r é e ; la renverse était donc s u p p r i m é e ; mais la vitesse n'était à l ' h e u r e de m a r é e haute que de 60 % e n v i r o n de son m a x i m u m en fin de j u s a n t .

D u fait de ces variations, il n'était donc pos- sible de m e s u r e r que le débit fluvial m o y e n pendant une m a r é e de 12 h. 30 en c a l c u l a n t la m o y e n n e des débits pendant la m ê m e p é r i o d e ;

2° U n e m é t h o d e r i g o u r e u s e aurait exigé des observations p e n d a n t 12 heures c o n s é c u t i v e s . L ' a c - t i v i t é de la n a v i g a t i o n les a l i m i t é e s à 8 heures (4 heures avant et après p l e i n e m e r ) . E n dehors de cette p é r i o d e , les c o u r a n t s sont h e u r e u s e m e n t peu variables.

P e n d a n t la p é r i o d e de fin de j u s a n t (3 heures avant B . M . ) où le débit varie peu, deux jaugeages

c o m p l e t s o n t été exécutés en m e s u r a n t au m o u - l i n e t D u m a s le c o u r a n t en t r o i s p o i n t s de c i n q verticales, soit en 15 p o i n t s de la section et pendant au m o i n s 40 secondes en c h a q u e p o i n t .

P e n d a n t le reste de la m a r é e on s'est c o n t e n t é de m e s u r e r tous les q u a r t d'heure la vitesse en t r o i s p o i n t s de la v e r t i c a l e du m i l i e u de la sec- t i o n . L a rapidité des v a r i a t i o n s de vitesse p e n d a n t cette p é r i o d e i n t e r d i s a i t en effet t o u t j a u g e a g e c o m p l e t .

Par i n t é g r a t i o n g r a p h i q u e , on a ensuite déter- m i n é le débit au m o m e n t des deux jaugeages effectués. Ces débits ne sont e n c o r e que des dé- bits m o y e n s pendant le t e m p s nécessaire à l'exé- c u t i o n des observations, soit 1 h e u r e par opé- r a t i o n de jaugeage. Mais c o m m e aux m o m e n t s choisis les vitesses v a r i e n t peu, on p e u t considé- rer que l ' o n a obtenu le débit avec une b o n n e a p p r o x i m a t i o n à 2 h 25 et 3 h 40 après basse-mer du H a v r e (3 h 30 et 2 h 15 avant basse m e r à R o u e n ) , p o i n t s m o y e n s des périodes de m e s u r e .

L e m ê m e calcul a p e r m i s de d é t e r m i n e r , aux m ê m e s instants, le r a p p o r t de la vitesse m o y e n n e

(.365

Vm = 1,21 m/»

1,290

F I G . 3.

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310 L A H O U I L L E B L A N C H E N° S P É C I A L A/1955

dans la section à la vitesse m o y e n n e sur la v e r t i - cale du m i l i e u de la section. O n a t r o u v é 0,84 et 0,845. O n a adopté le chiffre de 0,84 q u i est un peu supérieur au coefficient h a b i t u e l l e m e n t obtenu dans nos mesures par c o u r a n t fluvial m o y e n ou faible et q u i varie e n t r e 0,80 et 0,82.

L e coefficient choisi a p e r m i s de c a l c u l e r la vitesse m o y e n n e dans la section aux autres m o - ments de la m a r é e .

L a c o u r b e des débits ainsi d é t e r m i n é s m o n t r e que le débit v a r i a i t au c o u r s de la m a r é e entre 1.385 m3/ s et 2.525 m3/ s , le débit m o y e n étant 2.160 m³/ s .

BM 1 2 3 « S 6 7 8 9 10 n 12 1 3

—

i

I

î Z ] I _ [ _ _

F I G . 4.

Les causes d'erreurs p r o p r e s à la m é t h o d e sui- vie p e u v e n t être appréciées c o m m e il suit :

a) Calcul de la vitesse m o y e n n e dans la section d'après la m o y e n n e des vitesses prises en t r o i s points (1 m du fond, m i l i e u de la h a u t e u r et 1 m de la surface) de la v e r t i c a l e m i l i e u de la sec- t i o n : 2 % e n v i r o n ;

b) D é t e r m i n a t i o n par e x t r a p o l a t i o n des vites- ses de c o u r a n t p e n d a n t les périodes où les observations n ' o n t pas été possibles (4 heures sur 12) : 1 % e n v i r o n ;

c) L ' a j u s t e m e n t de la c o u r b e de débit aux p o i n t s représentatifs des mesures est c o r r e c t , l'écart m o y e n ne semblant pas excéder 1 % du débit m o y e n . U n e seule m e s u r e est aberrante, celle de 8 h 50 après B.M. du H a v r e , q u i donne une insuffisance de débit de 300 m³/ s par rap- p o r t au p o i n t de la c o u r b e . Mais, chose intéres- sante, cette a n o m a l i e , d'influence d'ailleurs né- gligeable, c o ï n c i d e avec le passage au m ê m e i n s t a n t dans la section j a u g é e d'une dépression de niveau de 10 c m e n v i r o n q u i a été n e t t e m e n t enregistrée par le m a r é g r a p h e . O n p e u t se de- m a n d e r si cette dépression c o r r e s p o n d à l ' a r r i - vée du d e u x i è m e flot (la c o u r b e de m a r é e dans l'estuaire c o m p o r t e en effet deux m a x i m a dis- tants de 2 h 30 e n v i r o n ) .

O n p e u t donc a d m e t t r e que les causes p a r t i c u - lières d ' e r r e u r s , p r o p r e s aux c i r c o n s t a n c e s spé- ciales des mesures, et s'ajoutant aux causes gé- nérales d ' e r r e u r d'un j a u g e a g e effectué dans des c o n d i t i o n s n o r m a l e s sur u n fleuve à c o u r a n t constant, sont de l ' o r d r e de 4 % du débit m o y e n m e s u r é sur l ' i n t e r v a l l e de la m a r é e (12 h 30), d o n c de l ' o r d r e de 100 ms/ s .

N o u s r a p p e l e r o n s d'autre p a r t que la m e s u r e n'a pas été faite au m a x i m u m de la c r u e et que la m o y e n n e o b t e n u e est p r o b a b l e m e n t i n f é r i e u r e de 30 m3/ s à ce m a x i m u m .

M E S U R E S A M E S N I L - S O U S J U M I È G E S E T A C O U R V A L

L e s mesures à M e s n i l - s o u s - J u m i è g e s et à C o u r v a l o n t c o m p o r t é s e u l e m e n t la d é t e r m i n a t i o n

de la vitesse m o y e n n e sur la v e r t i c a l e m i l i e u de la section, la vitesse m o y e n n e dans la section étant calculée par a p p l i c a t i o n du coefficient 0,84.

D ' a u t r e part, et p o u r les m ê m e s raisons q u ' à R o u e n , les observations n ' o n t pas été faites pendant une p a r t i e du baissant.

L e s débits fluviaux m o y e n s mesurés dans ces c o n d i t i o n s o n t été les suivants :

M e s n i l - s o u s - J u m i è g e s . . . . 1.860 m3/ s

C o u r v a l 1.660 m3/ s

I I I . — I N C I D E N C E D E L A C R U E S U R L E S P H É N O M È N E S D E L A M A R É E

L a m a r é e était p e n d a n t la p é r i o d e du m a x i - m u m de la crue une m a r é e de vives eaux m o y e n - nes, de coefficient 92, atteignant son m a x i m u m le 27 j a n v i e r .

H A U T E U R S

Une crue p r o v o q u e à la fois le r e l è v e m e n t du

niveau m o y e n et la r é d u c t i o n du m a r n a g e . Ces effets sont nuls à l ' e m b o u c h u r e et c r o i s s e n t de l'aval à l ' a m o n t , c o m m e le m o n t r e le tableau suivant p o u r la j o u r n é e du 27 j a n v i e r .

L e m a r n a g e devient insensible à p r o x i m i t é d'Elbeuf, à 25 k m e n v i r o n en a m o n t de R o u e n .

(5)

N " SPÉCIAL A / 1 9 5 5 L A H O U I L L E B L A N C H E

T A B L E A U B

311

S U R É L É V A T I O N D U N I V E A U D E : D I S T A N C E

R É D U C T I O N

A R O U E N R É D U C T I O N D U M A R N A G E

P.M. B.M. moyen

e n k m e n m e n m e n m e n m e n %

105 inappréciable

84 0,40 0,60 0,5(1 0,20 4 %

42 1,10 1,85 1,475 0,75 25 %

0 1,75 3,40 2,57 1,65 65 %

41 4,60 6,10 5,30 1,50 100 %

>0-

17 16 13 20 2i 22 25 2* 2b 26 ' 27 28 29 30 31 i

Jonvre/1955 Février

F I G . 5.

P o u r une m a r é e de coeficient 92 avec débit d'été, le niveau des P . M . subit une s u r é l é v a t i o n de 0,40 m entre le m é r i d i e n du H a v r e et T a n c a r - v i l l e (sur 25 k m ) , puis il s'abaisse r é g u l i è r e m e n t , sur 50 k m e n v i r o n de T a n c a r v i l l e à M e s n i l - s o u s - J u m i è g e s p o u r r e j o i n d r e en ce p o i n t le niveau du H a v r e ; il reste à ce n i v e a u j u s q u ' à R o u e n . Sous l'effet de la crue, le lieu des P . M . p r é - sente u n e pente m o y e n n e de 1,6 c m par k m entre R o u e n et M e s n i l - s o u s - J u m i è g e s et de 0,8 c m par k m entre M e s n i l - s o u s - J u m i è g e s et C o u r v a l . L a pente m o y e n n e à l ' a m o n t de R o u e n est beau- c o u p plus f o r t e et v o i s i n e de 8 c m / k m .

L ' a l l u r e du lieu des P . M . et du lieu des B.M.

en aval de R o u e n est s e n s i b l e m e n t modifiée.

F I G . 6.

R E N V E R S E DES C O U R A N T S

U n effet p a r t i c u l i è r e m e n t visible de la c r u e est la suppression de la renverse de c o u r a n t dans t o u t e une partie située en a m o n t de la. zone sou- m i s e à la m a r é e . L a l i m i t e vers l'aval de cette zone est très variable avec le coefficient de m a - rée : sa p o s i t i o n dépend en effet du r a p p o r t e n t r e le débit de crue et le débit p r o p r e de la m a r é e . O n a ainsi observé que le 27 j a n v i e r , au m a x i - m u m de la crue, mais p o u r une m a r é e de coefficient 92, la renverse de c o u r a n t réapparaissait à 30 k m en aval de R o u e n .

P a r c o n t r e , q u e l q u e s j o u r s avant, p o u r un dé- bit de c r u e i n f é r i e u r , mais p o u r un coefficient de m a r é e plus faible, la renverse de c o u r a n t ne se p r o d u i s a i t pas à Caudebec à 67 k m de R o u e n .

Les chiffres suivants p e r m e t t e n t d ' a p p r é c i e r l ' i m p o r t a n c e relative d'un débit de c r u e de l'or- dre de 2.000 m '!/ s par r a p p o r t au débit m a x i - m u m instantané de flot et de j u s a n t en divers p o i n t s du fleuve et p o u r divers coefficients de m a r é e :

L O C A L I T É

La Risle Courval

Mesnil-sous-Jumièges Rouen

Poses

(6)

312 L A H O U I L L E B L A N C H E N" S P É C I A L A/1955

T A B L E A U C

D É B I T S M A X I M U M I N S T A N T A N É S P O U R UN D É B I T F L U V I A L DE 250 M3/ S

DÉBIT MAXIMUM DE FLOT DÉBIT MAXIMUM DE JUSANT

Coefficient 104

Coefficient 92

Coefficient 70

Coefficient 104

Coefficient 92

Coefficient 70

m3/s mVs

16.000 14.000 10.400 6.400 6.150 5.600

8.000 7.000 5.700 4.000 3.700 3.000

3.200 2.950 2.500 2.500 2.300 1.800

1.400 1.300 1.100 1.250 1.100 900

C U B E S É C H A N G E S

On sait q u ' o n peut d é t e r m i n e r par la m é t h o d e des cubatures, en c o m p a r a n t les lignes d'eau à deux m o m e n t s voisins, le débit échangé E à tra- vers cette s e c t i o n sous l'influence de la m a r é e .

L e débit réel Q s'obtient en déduisant ou en ajoutant le débit fluvial F au débit ainsi calculé, suivant q u ' i l s'agit d'un débit de flot ou d'un débit de j u s a n t .

U n e c r u e p r o v o q u e une r é d u c t i o n du m a r n a g e dans u n e grande p a r t i e du fleuve : elle d i m i n u e d o n c le débit échangé sous l'influence de la m a - rée dans toutes les sections du fleuve et finale- m e n t le débit échangé entre le fleuve et la mer.

Il en résulte q u e si l ' o n appelle Q', E', F' les quantités relatives aux c i r c o n s t a n c e s de crues, on a les r e l a t i o n s suivantes :

E ' < E à t o u t instant, Q' < Q — ( F ' — F ) au flot, Q' < Q + ( F ' — F ) au j u s a n t . a u t r e m e n t dit :

— L e débit de flot d i m i n u e d'une q u a n t i t é su- p é r i e u r e à la différence entre les débits flu- v i a u x F' •—F;

- L e débit de j u s a n t a u g m e n t e d'une q u a n t i t é

i n f é r i e u r e à la différence e n t r e les débits fluviaux F' —• F.

Cette d e r n i è r e c o n s t a t a t i o n p e r m e t de dire q u e la m a r é e évolue de m a n i è r e à atténuer dans le d o m a i n e fluvio-maritime l'effet de la c r u e q u i se t r o u v e ainsi a m o r t i e dans cette p a r t i e du fleuve.

Les chiffres suivants m o n t r e n t l ' i m p o r t a n c e de cet effet :

T A B L E A U D

CUBE D'EAU P E N E T R A N T EN SEINE PENDANT UNE MAREE P O U R UN COEFFICIENT 92

(millions de m3) Débit fluvial

normal (250 m³/ s )

Débit de la crue du 27-1-11)55 (2.150 m-Vs) Cube Durée

du floi. ^Cube

Durée du flot

G 4 M 5 li 00 21 M 2 h 30 34 M 4 h 50 8,5 M 1 h 50

12 M néant

I V . — C O M P A R A I S O N D E L A C R U E D E 1955 A V E C L A C R U E D E 1910 P R É V I S I O N D E S C R U E S E N S E I N E - M A R I T I M E

L a h a u t e u r de la p l e i n e m e r dépend des élé- ments suivants :

Coefficient de marée, D é b i t fluvial,

Circonstances a t m o s p h é r i q u e s .

U n e crue n'a d ' i n c i d e n c e grave dans la ré- gion rouennaise que si elle c o ï n c i d e avec de for- tes marées. E n j a n v i e r 1955, le m a x i m u m de dé- hit de c r u e a e x a c t e m e n t c o ï n c i d é avec le m a x i - m u m d'une vive eau de coefficient h e u r e u s e m e n t

L O C A L I T É S

La Risle Courval

Mesnil-sous-Jumièges Rouen

Localités

Courval

Mesnil-sous-Jumièges . Rouen

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N" SPÉCIAL A/1955 L A H O U I L L E B L A N C H E 313

m o d é r é (coefficient 9 2 ) . D e plus, en raison des hautes pressions q u i r é g n è r e n t sur la M a n c h e , la cote p r é v u e p o u r cette m a r é e au H a v r e (7,85 m ) n'a pas été atteinte, le niveau n'ayant pas dépassé la cote 7,65 m .

14 f*

H 1 : i—!—h- - - i — i ! i i + PK î64 385 t26 845 85 345 41 335 <s

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F I G . 7.

L a crue de 1910 était en c o ï n c i d e n c e avec une m a r é e e n c o r e i n f é r i e u r e (7,40 m au H a v r e le 29 j a n v i e r 1910). E l l e a cependant p r o v o q u é à

R o u e n une m o n t é e excédant de 0,50 m celle o b - servée en 1955.

L a crue du 9 j a n v i e r 1920, bien q u e d'un débit n e t t e m e n t i n f é r i e u r à celle de 1910, a été m a r - quée par le m ê m e n i v e a u des pleines m e r s à R o u e n q u e cette dernière. E l l e c o ï n c i d a i t avec une m a r é e de vive eau plus f o r t e et u n e dépres- sion a t m o s p h é r i q u e dont la c o m b i n a i s o n a d o n n é la cote (-f- 8,50) au H a v r e .

L a c o m p a r a i s o n e n t r e les cotes de P . M . obser- vées le 29 j a n v i e r 1910, le 9 j a n v i e r 1920 et le 27 j a n v i e r 1955, s'établit c o m m e suit :

T A B L E A U E

1910 1920 1955

7,45 8,50 7,68 8,00 8,95 8,72

• 9,03 9,08 8,95 10,05 10,05 9,53 11,96 X 11,43

D I S C U S S I O N

La discussion c o m m u n e aux c o m m u n i c a t i o n s de MM. O B O L E N S K Y , L A V A L , B A B I N E T et GRAND se trouve à la fin de l'article de M. G R A N D .

L O C A L I T É S

Le Havre Courval

Mesnil-sous-Jumièges . Rouen

Elbeuf