La cartographie hydrologique détaillée et son intérêt pour l'étude
des régimes fluviaux
Detailed hydrological mapping
and its usefulness in river regime studies
PAR j . TRICART,
PROFESSEUR A LA FACULTÉ DES LETTRES,
DIRECTEUR DU CENTRE DE GÉOGRAPHIE APPLIQUÉE d ) , UNIVERSITÉ DE STRASBOURG ET DES LABORATOIRES DE GÉOGRAPHIE PHYSIQUE ET DE CARTOGRAPHIE
Exposé d'une méthode de cartographie hgdrolo- gique détaillée des bassins fluviaux mise au point par le Laboratoire de Géographie phy
sique du Centre de Géographie appliquée de Strasbourg. Cette méthode s'efforce de donner une image aussi précise que possible des con
ditions hydrologiques et des phénomènes qui se produisent dans des conditions climatiques
revenant avec une fréquence suffisante. L'uti
lisation des cartes pour l'analyse des méca
nismes hydrologiques est décrite.
A description is given of a detailed hydrolo
gical mapping method for river basins which has been developped by the Physical Geogra
phy Laboratory of the Strasbourg Applied Geo- grapy Centre. The aim of this method is to provide the most precise possible picture of the hydrological conditions and effects expe
rienced under sufficienty frequently recurring climate conditions. The use of these hydrolo
gical maps in analysing hydrological processes is described.
D e u x m é t h o d e s d i f f é r e n t e s s o n t u t i l i s é e s e n m a t i è r e d e r e c h e r c h e h y d r o l o g i q u e :
— U n e m é t h o d e s t a t i s t i q u e , q u i exige q u e la loi d e s g r a n d s n o m b r e s soit r e s p e c t é e et q u i r e p o s e n é c e s s a i r e m e n t s u r de g r a n d e s s é r i e s de m e s u r e s . P a r s u i t e d e s l i a i s o n s i n t r i n s è q u e s e x i s t a n t e n t r e les f a c t e u r s e s p a c e et t e m p s , elle s ' a p p l i q u e s u r t o u t a u x g r a n d s b a s s i n s . Ceux-ci s o n t h é t é r o g è n e s m a i s , d u f a i t m ê m e de l e u r s u r f a c e , les d i f f é r e n c e s de c o m p o r t e m e n t h y d r o l o g i q u e r é g i o n a l se c o m p e n s e n t s t a t i s t i q u e m e n t . Il e s t a l o r s p o s s i b l e , à p a r t i r d e l o n g u e s s é r i e s d ' o b s e r v a t i o n s , d ' é t a b l i r n o n s e u l e m e n t u n r é g i m e m o y e n , m a i s d e p r é v o i r d e s p r o b a b i l i t é s
(1) L e s t r a v a u x d o n t il e s t r e n d u c o m p t e d a n s l a p r é s e n t e c o m m u n i c a t i o n o n t é t é r é a l i s é s t o u s l a d i r e c t i o n du P r o f e s s e u r J . T R I C A R T , d i r e c t e u r , e t d e M l l e A. R . H I R S C H , c o l l a b o r a t e u r t e c h n i q u e , p a r d i v e r s e s é q u i p e s d e s L a b o r a t o i r e s , a u x q u e l l e s o n t n o t a m m e n t p a r t i c i p é M m e F . L E B O U R D I E C , M l l e s F . T O U R R I L H E S , L. O T T - MANN, M. V I N C E N T e t M. J . C A P O L I N I .
de c r u e s . D e s b a s s i n s c o m m e c e u x d u Nil, du M i s s i s s i p i , ou de m o i n d r e s d i m e n s i o n s , m a i s t o u t a u s s i c o m p l e x e s , c o m m e celui d u R h i n ou d u R h ô n e , se p r ê t e n t b i e n à l ' a p p l i c a t i o n de c e t t e m é t h o d e ;
— U n e m é t h o d e m o n o g r a p h i q u e , q u i r e p o s e s u r d e s o b s e r v a t i o n s p l u s n o m b r e u s e s d a n s l'es
p a c e , m a i s m e n é e s p e n d a n t d e s p é r i o d e s b e a u c o u p p l u s c o u r t e s , et q u i v i s e p r i n c i p a l e m e n t à a n a l y s e r les m é c a n i s m e s de l ' é c o u l e m e n t et les m o d i f i c a t i o n s de celui-ci en f o n c t i o n de d i v e r s f a c t e u r s q u e l ' o n s ' a t t a c h e à m e s u r e r . Cette m é t h o d e c o r r e s p o n d d a v a n t a g e à la f o r m e d ' e s p r i t
d e s n a t u r a l i s t e s q u ' à celle d e s m a t h é m a t i c i e n s ou d e s p h y s i c i e n s , à l ' i n v e r s e de l a p r e m i è r e . E l l e a été a p p l i q u é e d ' a b o r d à d e s m a n i f e s t a t i o n s p a r t i c u l i è r e s d e l ' é c o u l e m e n t , c r u e s s u r t o u t , m o i n d r e m e n t é t i a g e s . E l l e e s t m a i n t e n a n t à l ' o r i g i n e d e s b a s s i n s e x p é r i m e n t a u x . D a n s l ' é t u d e de ces d e r n i e r s , on s'efforce de d é g a g e r p a r d e s a n a l y s e s fines p o u r s u i v i e s s e u l e m e n t
6
Article published by SHF and available athttp://www.shf-lhb.orgorhttp://dx.doi.org/10.1051/lhb/1963029
4 1 8 L A H O U I L L E B L A N C H E № 4 - JUILLET 1 9 6 3
p e n d a n t q u e l q u e s a n n é e s , le c o m p o r t e m e n t d ' u n b a s s i n c o n s i d é r é c o m m e t y p i q u e d e c e r t a i n e s c o n d i t i o n s g é o g r a p h i q u e s .
B i e n e n t e n d u , les d e u x m é t h o d e s se c o m p l è t e n t . M a i s , a c t u e l l e m e n t , p a r s u i t e d e l ' o r i e n t a t i o n d ' e s p r i t d e l a p l u p a r t d e s h y d r o l o g u e s , c'est s u r t o u t l a m é t h o d e s t a t i s t i q u e q u i a bénéficié d e s efforts d e la r e c h e r c h e . Il en r é s u l t e u n e d i s p r o p o r t i o n q u i n u i t a u x a p p l i c a t i o n s . N o u s s o m m e s b e a u c o u p m i e u x a r m é s p o u r f a i r e d e s p r é v i s i o n s d e d é b i t s s u r u n g r a n d fleuve c o m m e l a Seine à P a r i s ou le R h ô n e à A v i g n o n q u e d a n s u n p e t i t b a s s i n d e 200 ou 500 k m2. O r , les exi
g e n c e s de la p r a t i q u e , a c e r u e s p a r l a n é c e s s i t é d a n s l a q u e l l e n o u s s o m m e s d ' u t i l i s e r m i e u x les r e s s o u r c e s e n e a u , oblige à p r é v o i r d e s a m é n a g e m e n t s s u r d e p e t i t s b a s s i n s , où, b i e n s o u v e n t , a u c u n e m e s u r e n ' a é t é f a i t e . T e l e s t le c a s p o u r les i n s t a l l a t i o n s de l a c s c o l l i n a i r e s , b e a u c o u p d e s y s t è m e s d ' i r r i g a t i o n , la r e c h a r g e d e s n a p p e s s o u t e r r a i n e s , l a l u t t e c o n t r e les c r u e s , etc.
C'est p o u r q u o i , d e p u i s 1958, à la d e m a n d e p r i n c i p a l e m e n t , d e s Services d u Génie r u r a l , le C e n t r e de G é o g r a p h i e a p p l i q u é e s'est a t t a c h é à m e t t r e a u p o i n t d e s m é t h o d e s d e s t i n é e s à faci
l i t e r l ' é t u d e h y d r o l o g i q u e d e s b a s s i n s d e p e t i t e et m o y e n n e é t e n d u e . E l l e s c o m p l è t e n t les a n a lyses d e b a s s i n s e x p é r i m e n t a u x et p e r m e t t e n t d ' a m é l i o r e r l e u r s r é s u l t a t s et d e les é t e n d r e p l u s s û r e m e n t a u x r é g i o n s v o i s i n e s . E l l e s r e p o s e n t s u r l ' é t a b l i s s e m e n t d ' u n d o c u m e n t d e b a s e , q u i est la c a r t e h y d r o l o g i q u e d é t a i l l é e , d o n t n o u s a l l o n s définir la c o n c e p t i o n , p u i s d o n t n o u s é t u d i e r o n s la r é a l i s a t i o n et l ' u t i l i s a t i o n .
1° C o n c e p t i o n d e l a c a r t e h y d r o l o g i q u e d é t a i l l é e :
L ' o b j e t d e l a c a r t e est d e p r é s e n t e r u n e i m a g e p r é c i s e et e x a c t e d e s c o n d i t i o n s offertes à l'écou
l e m e n t d ' u n e s p a c e d é t e r m i n é . E l l e p e r m e t , p a r p l a n i m é t r a g e , de d é t e r m i n e r les s u r f a c e s affec
t é e s p a r tel o u t e l f a c t e u r ou c a r a c t é r i s é e s p a r telle ou telle c o m b i n a i s o n de f a c t e u r s a b o u t i s s a n t à définir u n t y p e de c o m p o r t e m e n t h y d r o l o g i q u e . L a c a r t e c o n s t i t u e a i n s i u n i n s t r u m e n t i n d i s p e n s a b l e p o u r l ' i n t e r p r é t a t i o n d e s m e s u r e s h y d r o l o g i q u e s .
P r e n o n s u n e x e m p l e b a n a l , celui d u c a l c u l d e s coefficients de r u i s s e l l e m e n t : h a b i t u e l l e m e n t , o n le c a l c u l e c o m m e si t o u t le b a s s i n a v a i t j o u é de l a m ê m e m a n i è r e . O r , l o r s d e s a v e r s e s , o n o b s e r v e , s u r le t e r r a i n :
— d e s s u r f a c e s o ù les g o u t t e s s e c o n t e n t e n t de m o u i l l e r la s u r f a c e d u sol et s ' i n f i l t r e n t ;
— d e s s u r f a c e s o ù se f o r m e n t d e p e t i t e s m a r e s p e l l i c u l a i r e s , a v e c , s u r les p e n t e s , é c o u l e m e n t d ' u n film d ' e a u q u i s'infiltre a u b o u t de
q u e l q u e s d é c i m è t r e s , d e q u e l q u e s m è t r e s a u p l u s . C'est l'écoulement aréolaire, q u i p a s s e à u n é c o u l e m e n t d i s c o n t i n u ;
— l'écoulement discontinu, l e q u e l e s t f o r m é d e filets p e u p u i s s a n t s q u i b u t e n t c o n t r e l e s o b s t a c l e s et se d i v i s e n t , p a r e x e m p l e , c o n t r e les touffes d e v é g é t a t i o n , l e s p i e r r e s , o u d e s e m b â c l e s d e feuilles m o r t e s e t d e b r i n d i l l e s ou q u i s ' é t a l e n t s u r d e s p l a g e s p l u s u n i e s . D a n s les d e u x c a s , u n e b o n n e p a r t i e d e l ' e a u , s o u v e n t l a t o t a l i t é , s'infiltre. I l n e s ' a g i t d o n c q u e d ' u n e i n f i l t r a t i o n différée.
— l'écoulement concentré élémentaire, enfin, q u i m a r q u e l ' a p p a r i t i o n d ' u n é c o u l e m e n t h i é r a r c h i s é e n r é s e a u . Se r e p r o d u i s a n t a v e c u n e c e r t a i n e f r é q u e n c e (à p e u p r è s a n n u e l l e ) , il i n s c r i t s a m a r q u e d a n s le sol s o u s l a f o r m e d ' u n t a l w e g , b i e n m o d e s t e d ' a i l l e u r s e t q u i , d a n s les c h a m p s , e s t effacé p a r le l a b o u r . Il y a l à u n e différence e s s e n t i e l l e a v e c l ' é c o u
l e m e n t d i s c o n t i n u q u i est i n s t a b l e et se r é o r g a n i s e à c h a q u e a v e r s e e n f o n c t i o n d ' o b s t a cles c h a n g e a n t s , n e p o u v a n t a i n s i i n s c r i r e u n e m a r q u e d u r a b l e d a n s la m i c r o t o p o g r a p h i e .
S u i v a n t l ' i n t e n s i t é d e s a v e r s e s , l ' é t a t d u sol ( p l u s ou m o i n s p e r m é a b l e ) c e l u i d u c o u v e r t v é g é t a l ( a r b r e s a v e c o u s a n s f e u i l l e s ) , les d i v e r s t y p e s d ' é c o u l e m e n t o n t u n e p l u s o u m o i n s g r a n d e e x t e n s i o n . U n e a v e r s e v i o l e n t e , u n sol i m p e r m é a b i l i s é p a r la s é c h e r e s s e , o u d é s a g r é g é p a r le gel, s u r t o u t à u n e s a i s o n où la v é g é t a t i o n est d é p o u i l l é e , é t e n d e n t l e r u i s s e l l e m e n t c o n c e n t r é é l é m e n t a i r e a u d é t r i m e n t d e s a u t r e s f o r m e s L a t o p o g r a p h i e i n t e r v i e n t é g a l e m e n t , b i e n e n t e n d u : u n e p e n t e f o r t e , q u i p e r m e t a u r u i s s e l l e m e n t d i s c o n t i n u de v a i n c r e les o b s t a c l e s et, a i n s i d e d e v e n i r c o n t i n u , f a c i l i t e l a r é a l i s a t i o n d ' u n é c o u l e m e n t c o n c e n t r é . O n a b o u t i t a i n s i à u n e n o t i o n e x t r ê m e m e n t i m p o r t a n t e , celle de l a surface-seuil d'écoulement concentré. E l l e c o r r e s p o n d à la s u r f a c e m i n i m a l e à l ' i s s u e d e l a q u e l l e a p p a r a î t u n r u i s s e l e t q u i s ' i n t è g r e d a n s u n r é s e a u h y d r o g r a p h i q u e o r g a n i s é . B i e n e n t e n d u , l a n o t i o n e s t i n s é p a r a b l e d ' u n e d o n n é e d e f r é q u e n c e . L o r s d ' u n e c r u e t r è s v i o l e n t e , c o m m e celle d e j u i n 1957 d a n s le Q u e y r a s , l a s u r f a c e - s e u i l d ' é c o u l e m e n t c o n c e n t r é a é t é d i m i n u é e e n m o y e n n e de p l u s de m o i t i é . L e n o m b r e d e s t a l w e g s é l é m e n t a i r e s (de 1e r o r d r e , c e u x q u i n e r e ç o i v e n t a u c u n affluent), a é t é a p p r o x i m a t i v e m e n t d o u b l é . Cela s'est t r a d u i t p a r l a f o r m a t i o n de r a v i n e s s u r les v e r s a n t s . II e s t à n o t e r q u e les t r a v a u x d e G. W o l m a n et L. B . L e o p o l d [ 1 ] a s s i g n e n t é g a l e m e n t u n e f r é q u e n c e g r o s s i è r e m e n t a n n u e l l e à l ' é c o u l e m e n t à p l e i n s b o r d s q u i fa
ç o n n e les l i t s d e s c o u r s d ' e a u p l u s i m p o r t a n t s . N o u s s a i s i s s o n s d o n c l à u n c r i t è r e de l a c r u e a n n u e l l e , d o n t l ' i n t é r ê t h y d r o l o g i q u e e s t b i e n c o n n u .
Ces o b s e r v a t i o n s m o n t r e n t q u e le c a l c u l d ' u n coefficient d e r u i s s e l l e m e n t effectué s u r t o u l e la s u r f a c e d ' u n b a s s i n n ' a g u è r e d e s e n s e n d e h o r s d e s r é g i o n s d e b a d - l a n d s , les s e u l e s , o ù le r u i s s e l l e m e n t e s t g é n é r a l i s é . D a n s t o u s les a u t r e s cas, o n a b o u t i t à u n e s o u s - e s t i m a t i o n , n o t a m m e n t d a n s les r é g i o n s p e u a c c i d e n t é e s où les s u r f a c e s effectivement affectées p a r l ' é c o u l e m e n t c o n c e n t r é p e u v e n t s ' a b a i s s e r à 10 % d u t o t a l ( c e r t a i n e s p a r t i e s d e s A s p r e s d u R o u s s i l l o n ) ou m ê m e à m o i n s d e 1 % ( C h a m p a g n e c r a y e u s e ) . O r , d a n s les s e c t e u r s q u i n e p a r t i c i p e n t p a s à l ' é c o u l e m e n t c o n c e n t r é , l a f r a c t i o n d e s p r é c i p i t a t i o n s q u i n ' e s t p a s r e s t i t u é e à l ' a t m o s p h è r e p a r é v a p o - t r a n s p i r a t i o n e s t e n t i è r e m e n t d i s p o n i ble p o u r l ' a l i m e n t a t i o n d e s n a p p e s p h r é a t i q u e s , é c o u l e m e n t h y p o d e r m i q u e c o m p r i s .
S e u l e u n e c o n n a i s s a n c e p r é c i s e , a c q u i s e sui
te t e r r a i n , d e s e m b l a b l e s f a i t s p e u t p e r m e t t r e d e s c a l c u l s p l u s p r é c i s s u r le r u i s s e l l e m e n t , l ' a l i m e n t a t i o n d e s n a p p e s , d e s d é b i t s d ' é t i a g e .
L ' o b j e t d e n o s c a r t e s e s t d e f o u r n i r de t e l l e s d o n n é e s , p l a n i m é t r a b l e s . N o u s l a i s s o n s de côté d o n n é e s c l i m a t i q u e s et d é b i t s t r o p v a r i a b l e s , q u e l ' o n r e p r é s e n t e à p a r t s u r "des c a r t e s p o t a m o l o - g i q n e s f o n d é e s s u r les m o y e n n e s ou figurant u n e s i t u a t i o n p a r t i c u l i è r e . N o u s n e r e t e n o n s q u e les conditions de l'écoulement, p o t e n t i e l p e r m a n e n t s u r l e q u e l j o u e n t les f a c t e u r s c l i m a t i q u e s p l u s c h a n g e a n t s :
— c a r a c t é r i s t i q u e s d e s t e r r a i n s , e s s e n t i e l l e m e n t les c o n d i t i o n s d e filtration et de r é t e n t i o n , q u i j o u e n t e n s e n s i n v e r s e ;
— p e n t e d e s v e r s a n t s e t i n t e r f l u v e s ;
— g r a n d s t y p e s d e c o u v e r t u r e s v é g é t a l e s . M a i s l a c a r t e n e d o i t p a s se l i m i t e r à f o u r n i r les f a c t e u r s de l ' é c o u l e m e n t , elle d o i t a u s s i r e p r é s e n t e r s e s f o r m e s e t s e s c a r a c t é r i s t i q u e s :
— les t y p e s d ' é c o u l e m e n t d i s c o n t i n u et c o n c e n t r é e n f o n c t i o n d e s t r a c e s q u ' i l i m p r i m e d a n s le m i c r o m o d e l é , ce q u i e s t u n b o n c r i t è r e de f r é q u e n c e ;
— les r é g i m e s d ' é c o u l e m e n t c o n c e n t r é : s p o r a - d i q u e , s a i s o n n i e r e t p e r e n n e ;
— les z o n e s i n o n d a b l e s e n c r u e a n n u e l l e ou d é c e n n a l e ;
— les c a r a c t è r e s d e s lits q u i i n f l u e n t s u r l ' é c o u l e m e n t : c a l i b r é s , i r r é g u l i e r s , e n c o m b r é s de b l o c s ou d e v é g é t a t i o n , p a r s e m é s de b a n c s a l l u v i a u x , c a n a l i s é s , e t c . ;
E n f i n , l a c a r t e d o i t r e n s e i g n e r s u r les p h é n o m è n e s g é o m o r p h o l o g i q u e s i n t é r e s s a n t les c o u r s d ' e a u et f a i r e a p p a r a î t r e . :
— les r a v i n e m e n t s et les p r i n c i p a l e s s o u r c e s de d é b i t s o l i d e ;
— l e s b e r g e s s a p é e s et les s e c t e u r s de c r e u s e m e n t ;
— les z o n e s d ' a c c u m u l a t i o n , b a n c s d ' a l l u v i o n s , c ô n e s de d é j e c t i o n s , etc., a v e c i n d i c a t i o n de l e u r n a t u r e .
A i n s i c o n ç u e , la c a r t e h y d r o l o g i q u e d é t a i l l é e p e r m e t u n e e x p l o i t a t i o n p r é c i s e d e s m e s u r e s h y d r o l o g i q u e s e t u n e a n a l y s e d e s m é c a n i s m e s de l ' é c o u l e m e n t et d e s t r a n s p o r t s s o l i d e s . E l l e r é p o n d a u x e x i g e n c e s t a n t de l a r e c h e r c h e fon
d a m e n t a l e q u e de la r e c h e r c h e a p p l i q u é e .
2° R é a l i s a t i o n d e l a c a r t e (2) :
L e n o m b r e et la v a r i é t é d e s d o n n é e s à figurer a p o s é u n p r o b l è m e t e c h n i q u e d e c a r t o g r a p h i e a r d u . H a fallu f a i r e u n c h o i x e n t r e les d o n n é e s les p l u s i m p o r t a n t e s , p o r t é e s s u r la c a r t e elle- m ê m e , et les d o n n é e s c o n n e x e s , figurant s u r d e s c a l q u e s ou d e s c a r t o n s .
a) En fond de carte, s o n t figurées les c a r a c t é r i s t i q u e s h y d r o l o g i q u e s d e s t e r r a i n s q u i f o r m e n t les v e r s a n t s e t i n t e r f l u v e s .
L e s d o n n é e s e s s e n t i e l l e s à figurer s o n t l a fil
t r a t i o n et l a r é t e n t i o n , t o u t e n t e n a n t c o m p t e d e s différences d e c o m p o r t e m e n t é v e n t u e l l e s d e s f o r m a t i o n s superficielles et d u s u b s t r a t u m . L e m o d e de r e p r é s e n t a t i o n d o i t ê t r e a s s e z s o u p l e p o u r s ' a p p l i q u e r a u s s i b i e n a u x r é g i o n s où d e n o m b r e u s e s m e s u r e s o n t été f a i t e s ( p a r e x e m p l e , p é r i m è t r e s à i r r i g u e r ) q u ' à d ' a u t r e s o ù s e u l e s t p o s s i b l e u n e x a m e n q u a l i t a t i f s u r le t e r r a i n .
N o u s a v o n s d é c i d é de f i g u r e r e n t e i n t e p l a t e les a r g i l e s , c a r l e u r s c a r a c t é r i s t i q u e s et les p r o b l è m e s q u ' e l l e s p o s e n t s o n t t r è s p a r t i c u l i e r s . L e u r v i t e s s e de filtration e s t t r è s l e n t e et l e u r c a p a c i t é de r é t e n t i o n est t r è s élevée, m a i s elles n e r e s t i t u e n t q u e t r è s p e u d e l ' e a u r e t e n u e . A c a u s e de cela, l e u r é p a i s s e u r i m p o r t e p e u : n o u s n o u s s o m m e s c o n t e n t é s de fixer u n seuil p o u r l e u r figuration ( é p a i s s e u r m i n i m a l e d e 0,5 m ) . L e s s c h i s t e s a r g i l e u x c o m p a c t s , d o n t le c o m p o r t e m e n t diffère p e u de c e l u i d e s a r g i l e s , s o n t i n d i q u é s a u m o y e n de l a m ê m e t e i n t e e n t r a m e s e r rée.
P o u r les a u t r e s t e r r a i n s , n o u s a v o n s , a p r è s d i v e r s e s s a i s , r e p r é s e n t é les s u p e r p o s i t i o n s a u m o y e n de b a n d e s v e r t i c a l e s a l t e r n é e s d o n t la v a l e u r i n d i q u e l ' é p a i s s e u r d e s f o r m a t i o n s s u p e r ficielles : 0,2 à 0,5 m , 0,5 à 3 m , et p l u s d e 3 m .
L e s c a t é g o r i e s r e p r é s e n t é e s s o n t définies e s s e n t i e l l e m e n t p a r l a l i t h o l o g i e e t l e u r s c a r a c t é r i s t i q u e s p e u v e n t a i n s i ê t r e p r é c i s é e s a u m o y e n d e m e s u r e s effectuées soit s u r le t e r r a i n , s o i t a u l a b o r a t o i r e .
(2) L e c o n t e n u d e l a c a r t e et c e r t a i n e s d e s t e c h n i q u e s d e r é a l i s a t i o n o n t é t é m i s e s a u p o i n t a u c o u r s d,e s é a n c e s d e t r a v a i l a u S e r v i c e T e c h n i q u e C e n t r a l H y d r a u l i q u e d u G é n i e R u r a l a v e c M M . D A H L O T , H L A V E K et L E C A H - P E N T I E H .
420' L A H O U I L L E B L A N C H E № 4 - JUILLET 1 9 6 3
P o u r les f o r m a t i o n s m e u b l e s (y c o m p r i s les f o r m a t i o n s s u p e r f i c i e l l e s ) , n o u s a v o n s r e t e n u les c a t é g o r i e s h a b i t u e l l e m e n t u t i l i s é e s p a r les p é d o - l o g u e s , d o n t les t r a v a u x p e u v e n t a i n s i ê t r e m i s à p r o f i t e t v i c e - v e r s a :
— a r g i l e u x ,
— a r g i l o - s a b l o - c a i l l o u t e u x ,
— a r g i l o - s a b l e u x ,
•— s a b l e u x ,
— s a b l o - c a i l l o u t e u x ,
— c r o û t e s c o m p a c t e s (alios, c r o û t e s c a l c a i r e s q u a t e r n a i r e s d e s r é g i o n s m é d i t e r r a n é e n n e s , e t c . ) ,
— l i m o n s (loess n o t a m m e n t ) .
P o u r les f o r m a t i o n s c o h é r e n t e s , q u i c o n s t i t u e n t g é n é r a l e m e n t le s u b s t r a t u m , s a u f d a n s le c a s d ' a f f l e u r e m e n t s de r o c h e n u e , n o u s a v o n s r e g r o u p é les t y p e s d e r o c h e s e n g r a n d e s c a t é g o r i e s a y a n t u n c o m p o r t e m e n t d e m ê m e n a t u r e . C h a c u n e est r e p r é s e n t é e p a r u n c e r t a i n figuré- t y p e d a n s l e q u e l d e s v a r i a n t e s s o n t i n t r o d u i t e s e n c a s de b e s o i n p o u r r e p r é s e n t e r d e s n u a n c e s i m p o r t a n t e s . N o s t y p e s s o n t les s u i v a n t s :
— R o c h e s f i n e m e n t p o r e u s e s , c i r c u l a t i o n l e n t e et g é n é r a l i s é e , n a p p e p h r é a t i q u e c o n t i n u e ( c r a i e , g r è s e t c o n g l o m é r a t s p e u c o m p a c t s , etc.) ;
— R o c h e s f a i b l e m e n t p o r e u s e s , m a i s f i s s u r é e s , à c i r c u l a t i o n d i a c l a s i q u e r a p i d e , m a i s p o s s i b i l i t é s de n a p p e s p h r é a t i q u e s c o n t i n u e s (cal
c a i r e s e n b a n c s m i n c e s , g r è s d i a c l a s é s ou e n b a n c s m i n c e s , m a r n o - c a l c a i r e s f a i b l e m e n t m a r n e u x , e t c . ) ;
— R o c h e s c o m p a c t e s , à p o r o s i t é t r è s faible o u n u l l e , m a i s p a r c o u r u e s de d i a c l a s é s p e r m e t t a n t u n e c i r c u l a t i o n l o c a l i s é e ( c a l c a i r e s e n b a n c s m a s s i f s , g r è s m a s s i f s , b a s a l t e s , c e r t a i n s q u a r t z i t e s f i s s u r é s , c e r t a i n s g r a n i t e s ou g n e i s s é c r a s é s , etc.) ;
— R o c h e s c o m p a c t e s , à p o r o s i t é t r è s faible ou n u l l e , m a i s m a s s i v e s , p r a t i q u e m e n t s a n s c i r c u l a t i o n d i a c l a s i q u e ( s c h i s t e s c o m p a c t s , g r a n i t e s ou g n e i s s m a s s i f s , c e r t a i n s c o n g l o m é r a t s , e t c . ) .
L e s t y p e s d e s u p e r p o s i t i o n s p e r m e t t e n t d ' a p p r é c i e r les p o s s i b i l i t é s d ' é c o u l e m e n t h y p o d e r m i q u e et de n a p p e s superficielles. P a r e x e m p l e , e n V e n d é e , les a r è n e s t e r t i a i r e s r e c o u v r a n t les g n e i s s ou les g r a n i t e s d o n n e n t t o u j o u r s u n e n a p p e superficielle q u i p e r s i s t e u n e p a r t i e de l'été et a l i m e n t e d e s s o u r c e s là o ù l a r e p r i s e d ' é r o s i o n q u a t e r n a i r e a m è n e les v a l l o n s à s'in
c i s e r d a n s le s u b s t r a t u m c r i s t a l l i n . S u r les s c h i s t e s b r i o v é r i e n s , où la c i r c u l a t i o n d i a c l a s i q u e e s t à p e u p r è s n u l l e , les a l t é r i t e s s o n t p l u s a r g i l e u
ses, de s o r t e q u e l a filtration y e s t b e a u c o u p p l u s l e n t e . L'effet m o d é r a t e u r s u r les c r u e s e s t m o i n d r e , les s o u r c i n s s o n t m o i n s a b o n d a n t s , m a i s t a r i s s e n t p l u s l e n t e m e n t l'été.
b) En surcharge, s o n t r e p r é s e n t é s les p h é n o m è n e s h y d r o l o g i q u e s .
T o u t ce q u i e s t lié à l a c i r c u l a t i o n s o u t e r r a i n e e s t figuré e n r o u g e , ce q u i le fait a p p a r a î t r e n e t t e m e n t . L e s d o l i n e s , a v e n s , p e r t e s , a p p a r a i s s e n t s o u s l a f o r m e de p o i n t s r o u g e s d e d i v e r s t y p e s . L e s s o u r c e s et r é s u r g e n c e s s o n t é g a l e m e n t p o r t é e s a v e c d e s s i g n e s s p é c i a u x p e r m e t t a n t d ' i n d i q u e r le d é b i t . U n e p a r t i e de ces d o n n é e s f i g u r e d é j à n o r m a l e m e n t s u r les c a r t e s h y d r o g é o l o g i q u e s , m a i s i l e s t n é c e s s a i r e q u ' e l l e s a p p a r a i s s e n t a u s s i s u r u n e c a r t e h y d r o l o g i q u e . Cela s u p p o s e s e u l e m e n t u n e c o o r d i n a t i o n l o r s d e s levés, c o o r d i n a t i o n q u i s ' i m p o s e d ' a i l l e u r s p o u r t o u t e u n e s é r i e d e r a i s o n s .
T o u t ce q u i est lié à l a c i r c u l a t i o n s u p e r f i cielle e s t r e p r é s e n t é e n n o i r : z o n e s d e r u i s s e l l e m e n t diffus, t o u s les t a l w e g s . P o u r ces d e r n i e r s , il e s t t e n u c o m p t e de l e u r l a r g e u r ( a u m o y e n de s a c o n t i n u i t é ) et d e s c a r a c t é r i s t i q u e s d u lit ( r o c h e u x , à f o n d m o b i l e , à b e r g e s n e t t e s o u floues, à b a n c s de g a l e t s , c a l i b r é o u n o n , a v e c r a p i d e s ou c h u t e s , e t c . ) .
L e s z o n e s i n o n d a b l e s s o n t i n d i q u é e s a u m o y e n d ' u n e t e i n t e s p é c i a l e q u i s e r t à figurer les for
m a t i o n s a l l u v i a l e s d u f o n d d e v a l l é e o u q u i v i e n t e n s u r c h a r g e s u r le figuré d e l a r o c h e e n p l a c e l o r s q u e le c a s se p r é s e n t e . D e l a s o r t e , o n p e u t r e c o n n a î t r e si les c r u e s a l i m e n t e n t d e s n a p p e s p h r é a t i q u e s d ' a l l u v i o n s ou n o n . U n s i g n e p a r t i c u l i e r est r é s e r v é a u x t o u r b i è r e s , u n a u t r e a u x m a r a i s . L e s s e c t e u r s où les c r u e s s ' é t a l e n t et s ' é c r ê t e n t , c e u x o ù elles s o n t c a n a l i s é e s e n t r e les v e r s a n t s r a p p r o c h é s s o n t a i n s i m i s e n é v i d e n c e . c) Sur des calques, a p p a r a i s s e n t d e s d o n n é e s c o m p l é m e n t a i r e s q u ' i l n ' e s t p a s p o s s i b l e o u p a s s o u h a i t a b l e de figurer s u r l a c a r t e e l l e - m ê m e . A d é f a u t de c a l q u e s , o n p e u t é g a l e m e n t u t i l i s e r d ' a u t r e s c a r t e s , é t a b l i e s à la m ê m e é c h e l l e et s u - p e r p o s a b l e s s u r u n e t a b l e l u m i n e u s e .
S o n t à c o n f r o n t e r a v e c l a c a r t e h y d r o l o g i q u e :
— l a c a r t e h y d r o g é o l o g i q u e ;
— la c a r t e m o r p h o m é t r i q u e . S u r l a c a r t e h y d r o l o g i q u e s o n t r e p o r t é e s les c o u r b e s d e n i v e a u de la c a r t e t o p o g r a p h i q u e , d o n t le b a s s i n e s t r e n f o r c é afin d e les r e n d r e p l u s v i s i b l e s . C e p e n d a n t , il n e s ' a g i t q u e d e d o n n é e s b r u t e s , q u i n e s o n t p a s suffisantes p o u r u n e é t u d e h y d r o l o g i q u e . A u s s i a v o n s - n o u s d é c i d é de d r e s s e r d e s c a r t e s de l a v a l e u r d e s p e n tes c o m p o r t a n t é g a l e m e n t i n d i c a t i o n d e s li
g n e s p r i n c i p a l e s de r u p t u r e d e p e n t e , n o t a m m e n t d e s lignes de p a r t a g e d e s e a u x . Ces
d e r n i è r e s figurent d ' a i l l e u r s s u r la c a r t e h y d r o l o g i q u e . D e l a s o r t e , p a r p l a n i m é t r a g e , il e s t p o s s i b l e d e c a l c u l e r l a p r o p o r t i o n d ' u n b a s s i n c o n s t i t u é p a r d e s p e n t e s f o r t e s ou f a i b l e s , d e d r e s s e r d e s c o u r b e s c u m u l a t i v e s d e s p o u r c e n t a g e s d e s u r f a c e s o c c u p é e s p a r les d i v e r s e s c l a s s e s d e p e n t e s e n a m o n t d ' u n p o i n t d o n n é , d e c a l c u l e r l e s d i s t a n c e s a u x q u e l l e s se t r o u v e n t les d i v e r s s e c t e u r s d e p e n t e s r a i d e s d o n n a n t u n é c o u l e m e n t t o r r e n t i e l , etc.
L e s p e n t e s d e s t a l w e g s s o n t é g a l e m e n t p o r t é e s s u r ces c a r t e s . D e s d o n n é e s p r é c i e u s e s s o n t a i n s i f o u r n i e s p o u r l ' é t u d e d e s v i t e s s e s de c o n c e n t r a t i o n d e s flots de c r u e s ;
— l a c a r t e d e s t y p e s de v é g é t a t i o n , c a r c e u x - c i j o u e n t u n t r è s g r a n d r ô l e a u s s i b i e n d a n s l ' é r o s i o n q u e d a n s les c o n d i t i o n s de l ' é c o u l e m e n t . Il n e s ' a g i t p a s d ' u n e c a r t e g é o b o t a n i q u e , c o m p l e x e e t l o n g u e à é t a b l i r , m a i s d ' u n e c a r t e s i m p l i f i é e , q u o i q u e p l u s c o m p l è t e q u e les s i m p l e s c a r t e s t o p o g r a p h i q u e s . N o u s a v o n s p r é v u les c a t é g o r i e s s u i v a n t e s :
— s u r f a c e s n u e s ( r o c h e r s , etc.) ;
— f o r ê t s ;
— l a n d e s et b r o u s s a i l l e s ;
— s u r f a c e s o c c u p é e s e n p e r m a n e n c e p a r l ' h e r b e ( p r é s , p â t u r e s ) ;
— s u r f a c e s f a i s a n t l ' o b j e t d e f a ç o n s a g r i c o l e s ( l a b o u r s , j a r d i n s , v i g n e s , v e r g e r s d é s h e r b é s ) . Cette c a r t e e s t d r e s s é e e s s e n t i e l l e m e n t d ' a p r è s les p h o t o g r a p h i e s a é r i e n n e s a v e c c o n t r ô l e s u r le t e r r a i n . E l l e se p r ê t e , elle a u s s i , à d e s p l a n i m é - t r a g e s . C o m m e elle e s t p e u c h a r g é e , elle p e u t s e r v i r à p o r t e r l e s d o n n é e s c l i m a t i q u e s d o n t o n d i s p o s e : i s o h y è t e s et c o u r b e s d ' é g a l e é v a p o t r a n s p i r a t i o n . M a i s b i e n s o u v e n t , les d o n n é e s s o n t i n s u f f i s a n t e s p o u r ê t r e t r a i t é e s a u 1/50 0 0 0e et o n d o i t se c o n t e n t e r de c a r t o n à p e t i t e é c h e l l e . L a c o n c e p t i o n c a r t o g r a p h i q u e q u e n o u s v e n o n s d ' e x p o s e r et les t e c h n i q u e s q u e n o u s a v o n s a d o p t é e s p o u r l a r é a l i s e r i m p o s e n t d e s i m p é r a tifs d ' é c h e l l e . N o s e s s a i s , à l a d e m a n d e d u G é n i e r u r a l , o n t é t é r é a l i s é s les u n s a u 1 / 2 0 0 0 0e ( P y r é n é e s o r i e n t a l e s ) , les a u t r e s a u 1/50 0 0 0e. Cette d e r n i è r e é c h e l l e p e r m e t d e figurer a v e c u n e b o n n e p r é c i s i o n le c o m p o r t e m e n t h y d r o l o g i q u e d e s i n t e r f l u v e s e t les d o n n é e s d ' h y d r o l o g i e s o u t e r r a i n e . E l l e e s t u n p e u p e t i t e p o u r les c a r a c t é r i s t i q u e s d e s t a l w e g s q u i s o n t m i e u x r e n d u e s a u 1/20 0 0 0e. E n d e h o r s d e ce d e r n i e r p o i n t , il n ' y a a u c u n e difficulté à u t i l i s e r les m ê m e s m é t h o d e s p o u r u n 100 0 0 0e. A d e s é c h e l l e s p l u s p e t i t e s , u n e s y s t é m a t i s a t i o n t r è s p o u s s é e d e v i e n t n é c e s s a i r e et les a v a n t a g e s p r é s e n t é s p a r la m é t h o d e c a r t o g r a p h i q u e d é c r o i s s e n t . P a r c o n t r e , a u c u n e difficulté n e s ' o p p o s e à la r é d a c t i o n de c a r t e s à p l u s g r a n d e é c h e l l e , a u 1/10 0 0 0e ou au 1/5 0 0 0e, p a r e x e m p l e , p o u r l ' é t u d e d e p e t i t s b a s s i n s
e x p é r i m e n t a u x . Il e s t p o s s i b l e , a u c o n t r a i r e , d ' y p o r t e r d a v a n t a g e de d é t a i l s et d ' a t t e i n d r e u n e p l u s g r a n d e p r é c i s i o n .
3° L ' u t i l i t é d e s c a r t e s h y d r o l o g i q u e s d é t a i l l é e s :
L e s c a r t e s h y d r o l o g i q n e s n e r e m p l a c e n t a u c u n e d e s t e c h n i q u e s a c t u e l l e m e n t e n u s a g e . E l l e s les c o m p l è t e n t s e u l e m e n t et l e u r p e r m e t t e n t de d o n n e r de m e i l l e u r s r é s u l t a t s .
P a r e x e m p l e , elles a i d e n t les h y d r o g é o l o g u e s à r é s o u d r e les p r o b l è m e s d ' a l i m e n t a t i o n d e s n a p p e s . N o s c a r t e s m o n t r e n t n e t t e m e n t l ' e x t e n s i o n d e s r é g i o n s à r u i s s e l l e m e n t et d e celles s a n s é c o u l e m e n t superficiel r é g u l i e r , d o n c o ù l ' e x c é d e n t d e s p r é c i p i t a t i o n s s u r l ' é v a p o t r a n s p i r a t i o n s'infiltre. Il est aisé de c a l c u l e r ce q u e ces d e r n i è r e s f o u r n i s s e n t a u x n a p p e s . N o s e s s a i s d u R o u s s i l l o n o n t été f a i t s à l a d e m a n d e d u C.E.R.G.A. d a n s ce b u t . De m ê m e , les m a s s e s d ' e a u q u i c i r c u l e n t l e n t e m e n t d a n s les a l l u v i o n s p o r e u s e s s o n t p l u s efficaces p o u r a l i m e n t e r les n a p p e s q u e l ' i n f i l t r a t i o n d i r e c t e d ' i n - t e r f l u v e . P a r e x e m p l e , n o u s p e n s o n s q u e les n a p p e s a r t é s i e n n e s d e s c a l c a i r e s j u r a s s i q u e s d u c e n t r e d u b a s s i n de P a r i s d o i v e n t p l u s à l ' i n f i l t r a
t i o n d a n s le f o n d d e s v a l l é e s d e la M e u s e , et d e l ' A i r e q u ' à l ' i n f i l t r a t i o n d i r e c t e s u r les p l a t e a u x c a l c a i r e s , t r o p secs, o ù l ' e x c é d e n t de la p l u v i o sité s u r l ' é v a p o t r a n s p i r a t i o n e s t m é d i o c r e .
Nos c a r t e s o n t s u r t o u t , c e p e n d a n t , p o u r o b j e t , d ' a i d e r à m i e u x c o m p r e n d r e et à m e s u r e r p l u s e x a c t e m e n t les p h é n o m è n e s l r y d r o l o g i q u e s . D a n s les b a s s i n s p o u r l e s q u e l s o n d i s p o s e d é j à d e d o n n é e s , elles p e r m e t t e n t d e les c o m m e n t e r d ' u n e m a n i è r e p l u s p o u s s é e et d e p r é c i s e r d a v a n t a g e les m é c a n i s m e s . P a r e x e m p l e , d a n s le b a s s i n de l a V e n d é e o ù n ' e x i s t e n t q u e q u e l q u e s é v a l u a t i o n s de d é b i t s , elles p e r m e t t e n t d e c o m p r e n d r e u n e i n c r o y a b l e t o r r e n t i a l i t é , m a l g r é u n r é g i m e o c é a n i q u e et u n faible relief. P r e s q u e p a r t o u t , l ' i n f i l t r a t i o n e s t f a i b l e e t les c o n d i t i o n s s o n t f a v o r a b l e s à u n é c o u l e m e n t b r u t a l et m a s sif en c a s de p l u i e s d é p a s s a n t 20 m m en 24 h . L e s i n t e r f l u v e s o n t t o u j o u r s d e s p e n t e s s u p é r i e u r e s à 1°, ce q u i , s u r les a r g i l e s k a o l i n i q u e s t e r t i a i r e s d ' a l t é r a t i o n d e s s c h i s t e s , p e r m e t u n r u i s s e l l e m e n t q u i d e v i e n t a s s e z r a p i d e d è s q u e la p e n t e d é p a s s e 2 - 3 ° . L e s v e r s a n t s p r o c h e s d e s c o u r s d ' e a u s o n t f o r m é s p a r les s c h i s t e s i m p e r m é a b l e s , à p e i n e m a s q u é s p a r u n e p e l l i c u l e s u perficielle d ' a r g i l e p i e r r e u s e d o n t l a c a p a c i t é d e r é t e n t i o n est q u a s i n u l l e . L e u r s p e n t e s d e 10-20"
p e r m e t t e n t u n r u i s s e l l e m e n t i n t e n s e e t r a p i d e . E n f i n , la d i s p o s i t i o n d e s z o n e s d e r u i s s e l l e m e n t m a x i m a l e s t telle q u e les o n d e s d e c r u e se s u p e r -
4 2 2 L A H O U I L L E B L A N C H E № 4 - JUILLET 1 9 6 3
p o s e n t d a n s l a b a s s e vallée, a u x b a r r a g e s de M e r v e n t . U n t r è s léger d é c a l a g e , n e d é p a s s a n t p a s 1 h, p r o v i e n t d ' u n é t a l e m e n t u n p e u p l u s i m p o r t a n t d e s c r u e s d a n s la v a l l é e de la V e n d é e s u p é r i e u r e .
L e s c a r t e s f o n t r e s s o r t i r d e s t y p e s d e b a s s i n s et p e r m e t t e n t de m i e u x c h o i s i r les sites d e s t a t i o n s de j a u g e a g e . E l l e s f a c i l i t e n t l ' e x t r a p o l a t i o n d e l e u r s r é s u l t a t s a u x r é g i o n s v o i s i n e s . L e s p l a n i m é t r a g e s , les a n a l y s e s m o r p h o m é t r i q u e s f o n d é e s s u r l a c a r t e p e r m e t t e n t d e c o m p a r e r a v e c p r é c i s i o n d e s b a s s i n s v o i s i n s et, c o n n a i s s a n t d e s r é a c t i o n s h y d r o l o g i q u e s de l ' u n d ' e n t r e
e u x , de p r é v o i r celles d e s a u t r e s . E l l e s s o n t u n c o m p l é m e n t de la m é t h o d e d e s b a s s i n s e x p é r i m e n t a u x et p e r m e t t r o n t de m i e u x s a i s i r les p h é n o m è n e s n a t u r e l s . E l l e s s e r v e n t a u s s i d i r e c t e m e n t à l ' é t u d e d e s a m é n a g e m e n t s e n f o u r n i s s a n t d e s d o n n é e s s u r l ' i n s t a b i l i t é d e s l i t s , l ' e x t e n s i o n d e s i n o n d a t i o n s , la p r o v e n a n c e d e s m a t é r i a u x t r a n s p o r t é s .
R É F É R E N C E
[ 1 ] W O L M A N ( G . ) et L E O P O L D ( L . B . ) , 1 9 5 7 : R i v e r flood p l a i n s : s o m e o b s e r v a t i o n s o n t h e i r f o r m a t i o n . US. Géol. Snrvey, P r o f . P a p e r 2 8 2 , C, p . 8 5 - 1 0 9 .
C O M M E N T A I R E Président : M . B E C K E R
M . l e P r é s i d e n t s e f é l i c i t e d ' a v o i r e n t e n d u c e t t e t r è s b r i l l a n t e c o n f é r e n c e q u i a d o n n é d e s a p e r ç u s p o u v a n t , p o u r l ' a v e n i r , d e v e n i r t r è s f é c o n d s d a n s l e s m é t h o d e s d e r e c h e r c h e s et d ' i n v e s t i g a t i o n .
M . l e P r é s i d e n t r e m e r c i e , a u n o m d e l ' A s s e m b l é e , M . le P r o f e s s e u r T R I C A R T d e s o n e x p o s é .
