PRÉFACE
LE parfait hydrologue devrait avoir acquis des connaissances approfondies dans des domaines tres divers tels que: hydrau]ique, hydrodynamique fluviale, calcul des probabilités, climatologie, géologie, pédologie, géomorphologie; on peut même ajouter que quelques notions de critique historique ne seraient pas supel-flues. Nous en oublions certainement. Encore, n'envisageons-nous que le spécialiste d'Europe; pour les pays en voie d~ développement, il faudrait ajouter une pratique suffisante de Ia mécal1ique automobile, de Ia navigation, de Ia charpente, de Ia maçonnerie, etc. On concevra aisément qu 'une formation aussi complete se rencontre tres rarement. Et, cependant, Marcel Roche n'est pas loin d'en présenter un exemple, comme on peut le voir par le déroulement de sa carriere.
Engagé en 1947 par Ul1 grand 1aboratoire d'hydraulique, il a pu se familiariser pendant trois ans avec les problemes d'hydraulique appliquée et ]a technique de l'irrigatiol1. El1 1950, il entrait au Service Hydrologique de 1 'Office de Ia Recherche Scientifique et Technique Outre- Mer : une courte formation complémentaire d'hydrologie dans le sud du Tchad ]ui fit découvrir les méthodes d'études tres particulieresdes cours d'eau sahéliens; elle lui laissa aussi de bons souvenirs de toul"Flées dans ces marécages ou les déplacemel1ts prennent facilement un caractere épique. Cette formation s'est achevée par UJ1 tres court stage sur le bassil1 de Ja Bénoué, de régime tropical tout à fait classique. En décembre 1 950, il créait Ia section hydrologique de 1 'Oubangui. A cette époque, ]es Services Hydrologiques d 'Outre- Mer n ' employaient pas d'agel1ts techniques et I'ingénieur devait non seulement effectuer lui-même toutes ses mesures de débits, mais encore bétonner les échelles, mettre en place les câbles, construire les portieres, piloter son véhicule sur ce qu'il est convenu d'appeJ.er une pisfe, en saison des pluies. Ce fut là un exce1lent stage pour un hydrologue qui, jusqu'ici, était plus particulierement doué pour les calculs statistiques. En 1951 et 1952, M. Roche insta1lait le réseau de stations de jaugeage sur l'ensemble du territoire (620000 km2) et commel1çait I'étalonnage de ces stations,
notamment celui de Bangui ou une série de jaugeages de 900 à 10000 m3/s permettait de transformer rapidement en débits 25 années de lectures de hauteurs d'eau. Vers Ia fin de son séjour, il entreprenait sur Ia Ngola, au voisinage de Bal1gui, l'aménagement d'un des premiers bassins expérimentaux de I' Afrique d 'Expression fraJ1çaise.
Ala fin de 1952, il entrait à Electricité de France, mais il ne quittait pas le Service Hydro- logique de 1 'Orstom, étant affecté au Bureau Central de ce service à Paris, comme le permettait les accords conclus entre les deux organismes. Il a pu ainsi collaborer à Ia plupart des études entreprises par ce service. Pour Ul1 hydrologue, cette fornlation était exceptionl1e1le par Ia diversité des climats et des régimes rencontrés puisqu'ils il1téressent une grande partie de l'Afrique, certaines régions de l'Asie, de l'Amérique du Sud, de l'Océanie et même, occasion- ne1lement, certaines parties du bassil1 méditerral1éen. Presque tous les ans, depL1is cette époque, une mission de quelques mois lui permet de se retremper au milieu des dures et saines réalités des études sur le terrain. C'est ainsi qu'il a dirigé les études hydrologiques pour le projet de barrage du Konkouré de 1954 à 1956, qu'il a contrôlé I'ensemble des recherches des bassins
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expérimel}taux d'Afrique Occidenta1e en 1957. Il a participé, à cette occasion, à Ia mise au point des méthodes d'études du Service et a notamment codifié l'équipement de ces bassins.
En même temps, il a nettement amé1ioré nos méthodes d'observations de l'évaporation sur nappe d'eau 1ibre et des données c1imatologiques annexes. Il a participé également aux études d'hydrologie en zones désertiques dans lesquelles Orstom est maintenant spécialisé. Au cours de ces missions, il a parcouru sensiblement Ia tota1ité des territoires de l'ex-Afrique Occidentale et Equatoriale française.
A Paris, il dirige depuis 1952 Ia préparation et Ia pub1ication de l'annuaire hydrologique de Ia France d'Outre-Mer, co11abore à l'étab1issement de 1a plupart des grandes monographies dont celle du Niger, indépendamment de l'exécution de tres nombreuses études sur des cours d'eau dont, en généra1, il a parcouru le bassin. Ayant à étudier les régimes les plus variés, il a eu l'occasion de déterminer, dans chaque cas, Ia méthode d'interprétation Ia mieux adaptée.
Cette riche expérience lui a permis de mettre au point pour les éleves de l'Ecole du Génie Rura1 un cours de travaux pratiques qui s'est vite transformé en un cours de travaux pratiques et d.interprétation. A cette occasion. notre service a ressenti le besoin général de manuels d 'hydrologie de langue française plus particu1ierement adaptés aux pays en voie de dévelop- pement et aux méthodes de travail des hydrologuesfr~nçais. Fort heureusement,le remarquable ouvrage de G~ Réménieras I' Hydrologje de I' Ingénjeur répondait en graÍ1de partie à cette demande. Il restait, sur le p1an pratique, à compléter Ia formation nécessaire aux futurs hydro- logues en vue de l.exécution des observations et des mesures sur le terrain et de l.interprétation des résultats. C'est là le but du présent ouvrage qui expose les méthodes. classiques ou non.
employées par le service hydrologique de l'Orstom, méthodes dont une grande partie a été conçue ou adaptée par l'auteur.
L 'introduction donnera peut-être quelques difficu1tés au lecteur peu farniliarisé avec le calcu1 des probabilités. Elle a déjà donné lieu à certaines controverses entre l'auteur et ses collegues. Mais il semble difficile, si l'on veut sortir l'hydrologie du domaine qualitatif de ne pas indiquer des le début qu'il s'agit de l'étude de phénomenes aléatoires. n n'est pas indis- pensable de suivre tout le détail du raisonnement mathématique, ce qui est peut-être fort ardu pour l'hydrologue qui ne conserve déjà plus de ses années d'étudiant que des souvenirs confus, ou pour celui dont la formation générale était assez éloignée des mathématiques. L 'essentiel est d'arriver à des concepts statistiques des diverses caractéristiques d'un régime hydrologique, même si ce concept présente un caractêre quelque peu intuitif : par exemple, on doit considérer qu'un minimum absolu sur l'uniqu~ année d'observations dont on peut disposer correspond simplement à une valeur prise au hasard dans la collection infinie des étiages absolus annuels et qu'il ne faut pas.s'attendre à des merveilles si on décide arbitrairement que sa valeur est voisine de la médiane ou de la moyenne interannuelle. De même, une année seche ne se comprend q\le rattachée à une fréquence ou à une période de retour donnée. Un débit moyen interannuel calcu1é sur 30 ou 50 ans, lorsqu 'il est adopté comme module correspondant à une période infinie, suppose implicitement un intervalle de confiance qu'il n'est pas toujours nécessaire de savoir calcu1er, mais auqu~l il est bon de songer chaque fois que l'on veut avoir une idée de la valeur du chiffre fourni aux utilisateurs. Nous conseillons donc au lecteur peu fami1iarisé avec les quelques notions de statistique présentées dans cette introduction, de faire un effort pour en saisir l'essentiel, ce qui augmentera beaucoup le profit qu'il pourra tirer de cet ouvrage.
Cependant, si l'auteur iDsiste sur le rôle primordial de la statistique, i1 n'est pas dans ses intentions d'en exagérer l'importance. En particulier, dans l'estimation des diverses carac- téristiques d 'un régime, surtout celle des débits de fréqu,~nces rares, le calcul des probabilités
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ne doit être considéré que comme un outil. Rien ne remplace une bonne expIication physique des phénomenes. La moindre ombre de contradiction entre l'influence des facteurs conditionnels et une loi statistique que l'on chercherait à ajuster aux données expérimenta1es doit amener à l'abandon de cette loi pour I'extrapolation des courbes expérimentales. Un exemple peut inustrer ce simple rôle d ' outil. L' expérience a montré que Ia distribution des précipitations annuenes correspondait sensiblement à une distribution de Gauss. Des études plus approfondies ont montré qu'en réaIité, Ia courbe de densité de fréquence était parfois légerement dissymé- trique, mais on a conservé cependant jusqu'à Ia fréquence décenna1e Ia distribution de Gauss car ene représente encore, jusqu'à cette fréquence les phénomenes naturels avec suffisamment d'exactitude et, en plus, ene est d'un emploi beaucoup plus commode que touteautre loi plus co~plexe qui représenterait mieux les résultats expérimentaux au delà de Ia fréquence décenna1e..
Un autre exemple montre bien que Ia statistique ne saurait résoudre tous les problemes.
Le Congo a présenté, au début de 1962, une crue exceptionnene. Apres bien du mal, M. Roche a fini par ajuster une Ioi compliquée à Ia courbe des débits classés sur 60 ans. Le point figuratif de Ia crue 1962 est tenement aberrant qu'iI correspondrait peut-être à une période de retour de 1 000 000 d'années au moins. Or I'étude physique du phénomene montre bien que Ia période de retour est certain.ement beaucoup plus faible. Dans ce cas, tout ce que I'on peut dire, c'est que Ia fréquence de Ia. crue est tres inférieure à Ia fréquence centenaire. Les conclusions de I'étude statistique doivent .ici être modifiées apres I'examen des facteurs composants.
La premiere partie de cet ouvrage (chapitres I, II et IJI) traite des facteurs conditionnels Ies plus importants, Ies précipitations, I'évaporation et Ie bassin, à Ia fois sous I'ang1ede leur mesure et de I'interprétation pour Ies deux premiers; Ie troisieme facteur, souvent négIigé, fait ici I'objet de considérations quantitatives dont certaines sont tout à fait origina1es.
Le seconde partie (chapitres IV, V et VI) conceme I'obtention aes débits bruts. Ce travail, considéré souvent comme une tâche de manreuvre, est extrêmement important. Que d'erreurs ont été faites avec des déductions valabI~ sur des mesures fausses! Les chapitres V et VI correspondent à des problemes assez rarement évoqués. Ils sont d'aineurs plus faciles à résoudre en pays neufs. Mais Ia condition essentiene, pour disposer en temps voulu de données hydro- Iogiques uti1isables, est I'existence d'un service hydrologique autonome, pourvu de moyens financiers suffisants. Lorsque, pour une réaIisation quelconque, on s'avise qu'il serait bon de procéder à une étude hydrologique, c'est tres souvent 20 ans trop tard. Il faut donc que ces études soient effectuées à l'avance, en dehors de tout objectif trop locaIisé.
La troisieme partie (chapitres VII, VIII, IX et X) conceme les méthodes d'estimation des diverses caractéristiques hydrologiquesà partir des données brutes. Ces chapitres ont été déduits de l'expérience tres vaste de I'aute1lr et de ses conegues.
Les deux derniers chapitres sont relatifs des problemes particuIiers : transports soIides et régions désertiques.
On appréciera certainement d 'une part Ies exemples numériques donnés pour chaquc méthode de calcul, exemples qui en facilitent tres Iargement I'emploi et, d'autre part,la bibIio- graphie réduite qui suit chaque chapitre.
Bien entendu, à peine I'auteur avait-iI terminé son manuscrit qu'iI m'a confié que telle ou tene partie aurait intérêt à être remaniée ou complétée, à Ia suite d'études en cours, mais une fois de plus, Ie chercheur est placé devant le dilemme suivant : présenter une reuvre parfaite, travail qui s'étendrait peut-être sur 10 ou 15 ans, a\1quelcas Ies parties Ies plus anciennes ne seraient plus à jour au moment de Ia pubIicatioIl, ou présenter rapidement aux ingénieurs
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qui en ont le plus pressant besoin un outil acceptable, même s'il ne donne pas absolument satisfaction en tous points. Avec le réa1isme qui s'impose dans les pays en voie de développe- ment, il a choisi 1a seconde solution. Nous ne saurions que le fé1iciter de son choix car, tel qu'il se présente, cet ouvrage constitue un apport tres important à nos connaissances dans le domaine de l'hydrologie et nous sommes sO.rs qu'il rendra les plus grands services à tous les ingénieurs qui auront à résoudre les problcmes 1iés à l'aménagement des grands et petits cours d'eau des régions tropicales et même de nos régions tempérées.
J. RODIER,
Chef du Service Hydrologique de I'ORSTOM, lngénieur en Chef à Electricité de France (IGECO)
Prcfesseur à I' Ecole Nationale du Génie Rural.
Bibliographie d'ordre général
CLIMATOLOGIE
KENDREW W; G. -Climatology. aarendon Press, Oxford 1957.400 p., 16 photos hors-texte.
KENDREW W. G. -The climates of the continents. Clarendon Press, Oxford 1961. 608 p.
PEGUY Ch. P. -Précis de climatologie. Masson & Cie, Paris 1961. 347 p.
PE'n"ERSSEN S. -Weather analysis and Forecasting. Vol. I: Motion and Motion systems, 428 p. ; vol. II : Weather and Weather systems, 266 p., Mc Graw-Hil1 Book Co, New-York-London 1956.
ROULLEAU J. et TROCHON R. -Météorologie générale, 2 volurnes. Gauthier-Vil1ars, Paris 1952-1958.
HYDROLOGIE
BUTLBR S. S. -Engineering hydrology. Prentice-Hall, Englewood Qiffs 1957. 356 p.
JOHNSTONB D. and CRoss W. P. -Elements of applied hydrology. The Ronald Press Company, New-York 1949. 275 p.
LINSLBY R. K., KOHLER M. A. and PAULHUS J. L. H. -Applied hydrology. Mc Graw-Hill Book Co, New-York -Toronto -London 1949. 689 p.
MBINZBR O. E. et collaborateurs. L- Hydrology. Dover Publications, Mc Graw-Hill Book Co, New-York 1942. 712 p.
PARDB M. -Cours de Potamologie, 2 volurnes. E.I.H., Grenobl.e 1943.
PARDB M. -Fleuves et rivieres. Ed. Armand Colin, Paris 1947. 224 p. . REMBNIBRAS G. -L'Hydrologie de l'Ingénieur. Eyrolles, Paris 1960. 413 p.
WISLER C. 0. and BRATER E. F. -Hydrology. John Willeyand Sons, New-York. Chapman and Hall. London.
