LES BASSINS DE

LES BASSINS DE LA SEINE

ET DES COURS D'EAU NORMANDS

TOME 1

RESSOURCES D'EAU

ET DONNÉES HYDROLOGIQUES

fascicule 5 - eaux superficielles

Mission Déléguée de Bassin Seine-Normandie Agence Financière de Bassin Seine-Normandie

1975

TABLE DES MATIÈRES TABLE OF CONTENTS

Définitions, notations et symboles. Definitions, notations and symbols 1. Introduction. Introduction . . .

Pages Il 14 1.1. Plan et objet de l'ouvrage. Outline and purpose of work 14 1.2. Les auteurs et collaborateurs. Authors and contributors 15 2. Description des cours d'eau. Description of rivers . 16

3. Les réseaux hydrométriques. Hydrometrie networks 21

3.1. Historique. Past history . . . . . . 21 3.2. Les mesures de débit. Flow measurement . . . 21 3.3. L'utilisation des hauteurs d'échelles. Use of scale heights 26 3.4. La Seine à Paris. The Seine in Paris . . . 28 3.5. La situation du réseau de mesure au 1er janvier 1973. Position of the

measurement network at Ist January 1973 . . . 32 4. Le débit moyen des cours d'eau. Average flow of rivers 34 4.1. Intérêt de la notion de débit moyen. Value of the concept of average flow 34 4.2. Année civile et année hydrologique. Calendar year and hydrological year 34 4.3. Rapport entre le débit annuel et certaines grandeurs hydrologiques.

Relationship between annual flow and certain hydrological magnitudes 34 4.3.1. Débit annuel et débit d'hiver. Annual and winter flow . . . 34 4.3.2. Débit annuel et courbes des débits classés. Annual flow and curves

of classified flow . . . . 35 4.4. Débits moyens des différentes rivières du bassin Seine-Normandie .

Average flow of the different rivers in the Seine-Normandy basin . . . 36 4.4.1. Renseignements extraits des études de la Circonscription électrique

Nord et Paris (1961-1970). Information extractedfrom studies of the Circonscription électrique Nord et Paris ( 1961-1970) . . . 36 4.4.2. Les débits moyens de la Basse-Seine. Average flow of the Lower

Seine . . . 36 4.4.3. Relations entre les débits moyens et les hauteurs de pluies annuelles.

Relationship between average flow and height of annual rainfall 40 4.5. Les débits mensuels moyens. Average monthly flow . . .

5. La variabilité des apports d'eau. Variability of water supplies 5.1. Les problèmes. Problems . .

5.2. Relations entre les précipitations et les apports d'eau au cours d'une année particulière. Relationship between precipitations and water supplies during

44 48 48

a given year . . . . . -: . . . 48 5.3. L'évolution historique. Historical developments . . . 50

6.

5.4. La distribution statistique des écoulements. Statistical breakdown of drainage . . . . .. . 53 5.5. L'élaboration de séries d'apport chronologiques. Elaboration of chrono-

logical supply series . 59

Les crues. Floods . . . . 63

6.1. Généralités - Les problèmes - Les connaissances actuelles. General comments - Problems - Present knowledge . . . 63 6.2. Les effets du réchauffement climatique. E.ffects of warming up of climate 64 6.3. Les lois de Belgrand. Be/grand laws . . . 66 6.4. Les débits maximums journaliers moyens et de fréquence décennale.

Maximum average dai/y discharges and decennial discharges . . . 67 6.5. La statistique des hauteurs d'eau - Les crues centennales. Statistics of

water heights - Centennial floods . . . 68 6.6. La distribution des débits maximums à Paris de 1732 à 1971. Distribution

of maximum discharges in Paris from 1732 to 1971. . . . 71 6.7. La crue de 1910. The 1910 flood . . . 75 6.8. Les crues pendant la décennie 1961-1970. Floods during the decenny 1961-

1970 . . . 78 6.9. Remarques sur la répartition mensuelle des crues. Comments on monthly

distribution of floods . . . 80

7. Les étiages. Lowest water discharges 84

7.1. Généralités. General comments . 84

7.2. Étiages naturels et basses eaux artificielles. Natural and artificial low discharges . . . 84 7.3. Les connaissances en matière d'étiage. Knowledge of low discharges

7.4. Les étiages antérieurs à 1874. Low discharges prior to 1874 . . . . . 7.5. Les étiages de 1874 à 1960. Low dischargesfrom 1874 to 1960. . . . 7.6. Les étiages des années postérieures à 1960. Low discharges in years following

85 85 88 1960 . . . 90 7. 7. La distribution statistique des débits minimums. Statistical distribution of

minimum flows . . . 94 8. Les réserves d'eaux superficielles. Surface water reserves. 97 8.1. Généralités. General comments . . . 97 8.2. Les étangs et les lacs. Ponds and lakes . . 97 8.3. Les réservoirs d'alimentation en eau des canaux de navigation. Water

supply reservoirs for ship canals . . . 99 8.4. Les grands barrages-réservoirs existants. Existing major storage dams. 99 8.5. Les barrages-réservoirs en projet. Storage dams under consideration . . 104 8.6. Les réserves des cours d'eau et des champs d'inondations. River and flood

field reserves . . . . 108.

8. 7. Remarques sur les barrages-réservoirs à fins multiples. Comments on

multi-purpose storage basins. 113

9. Les estuaires. Estuaries 115

9.1. Les côtes. Coasts. 115

9.2. L'estuaire de la Seine - Historique et aspect géographique actuel. The Seine estuary - Historical review and study of current geographical aspects 116 9.3. Les fonds et leur évolution. Estuary bottom and past developments of the

latter . . . 118 9.4. La marée et les courants. Tide and currents . .

9.5. La salinité et la turbidité. Salinity and turbidity

123 128

Pages 9.6. Les estuaires de la Dives et de l'Orne. Estuaries of the Dives and Orne

rivers 130

9.6.1. Situation géographique. Geographical situation 130 9.6.2. Marée, courants et mouvements des sédiments. Tides, currents and

movement of sediments . . . . 131 1 O. Qualités des eaux superficielles. Qualitil!s of surface waters. 132 10.1. L'état des connaissances. State of knowledge . . . 132 10.2. Quelques caractères naturels des eaux superficielles. A few natural charac-

teristics of surface waters. . . . . 132 10.3. Les mesures récentes. Recent measures . . . 135 10.4. Problèmes de salinité dans les estuaires. Problems of salinity in the estuaries 137 10.5. Les matières en suspension. Suspended sediments 139

Sources de documentation. Sources of documentation 158

Bibliographie. Bibliography 159

Couverture :

- La Seine, l'île de la Cité et l'île Saint-Louis à Paris vues vers l'amont (photo A. Perceval).

Voici ce qu'écrivait l'Empereur Julien qui y séjourna de 357 à 361, dans un de ses discours (Misa- pagan 7) : « Je cantonnais cet hiver dans ma chère Lutèce. C'est ainsi que les Celtes désignent la petite ville des Parisiens. C'est une île de faible étendue, entourée de remparts au milieu du fleuve ...

Des ponts de bois y donnent accès des deux côtés. JI est rare que le fleuve baisse ou soit en crue : en général il est semblable en été et en hiver et il fournit une eau très agréable et très pure à voir comme à boire ... De plus, l'hiver est ici plutôt tempéré soit en raison de la chaleur de l'Océan (il n'en est pas à plus de 900 stades, et parfois une légère brise issue de l'eau se transmet jusque-là, l'eau de mer semblant plus chaude que l'eau douce), soit pour toute autre raison qui m'échappe.

Les habitants de la région ont un hiver plus ensoleillé ...

Or cet hiver était plus dur que d'habitude. Le fleuve charriait comme des dalles de marbre. C'est à cela que ressemblaient les blocs gÎacés de cette masse blanche, blocs énormes qui s'entrechoquaient et qui n'étaient pas loin d'établir un passage continu, une chaussée sur le courant. »

L'intérêt de la citation est de montrer que le régime climatique et hydrologique au JV⁰ siècle de notre ère était tout à fait semblable à celui qu'on connaît depuis 200 ans. Toutefois la description du régime se rapprocherait plus de celui du XJXe siècle que de celui du xxe siècle. Au XJXe siècle, les hivers rudes comme décrits au 2° paragraphe de la citation étaient plus fréquents.

- Le barrage-réservoir des Settons sur la Cure (Photo A. Perceval). Vue prise vers le Sud, à l'amont du barrage. Autour, les collines boisées du Morvan.

Pages Figure 2.1. - Profil en long de la Marne. . . 17 Figure 2.2. - La vallée de l'Oise à l'aval d'Origny-Sainte-Benoîte 18 2.2.a. Plan . . . 18 2.2.b. Profil en travers . . . 18 Figure 2.3. - Extraction de matériaux dans la Seine entre Choisy-le-Roi et Juvisy. 19 Figure 2.4. - La Seine à Viry-Châtillon. Plan d'eau de Viry-Grigny (photo) . . 20 Figure 3.1. - Fac-similé d'une lettre de Belgrand . . . 22 Figure 3.2. - Carte des points de prélèvement et des réservoirs d'eau potable inté-

ressant la région parisienne . 23

3.2.a. Carte d'ensemble . . . . 23

3.2.b. Région parisienne . . . 23

Figure 3.3. - Les anciens ponts de Paris 29

3.3.a. Le pont aux Meuniers en 1580. 29

3.3.b. Le pont Notre-Dame et la machine élévatoire de la Samaritaine. 29 Figure 3.4. - La Seine à Paris. . . 30 3.4.a. Plan de Paris en 1819 avant le raccordement de l'île de Louviers. 30 3.4.b. Plan actuel . . . 30 Figure 4.1. - Débits mensuels 1963 à 1971 de la Marne à Saint-Dizier et de la

Somme à Abbeville . . . 46 Figure 4.2. - Débits moyens journaliers de la Marne à Saint-Dizier et de la Somme

à.Abbeville. Année 1969-1970. . . 47

Figure 5.1. - Corrélations pluie-débit sur une année particulière quelconque . . 49 Figure 5.2. - Évolution historique de l'écoulement (moyennes décennales glis-

santes) . . . 51 5.2.a. Apports d'eau annuels m 0yens . . . . 51 5.2.b. Hauteurs d'eau maximums de la Seine à Paris de 1732 à 1869. . . 51 Figure 5.3. - Évolution des éléments climatiques à Saint-Maur et au Puy-

de-Dôme . . . 53 Figure 5.4. - Distribution des apports annuels de la Seine à Austerlitz, de l'Oise

à Sempigny et de la Loire à Blois. . . 54 Figure 5.5. - Distribution des apports annuels de la Marne à Saint-Dizier et de

la Cure aux Settons . . . . ·. . . 55 Figure 6.1. - Une crue de débâcle . . . 65 Figure 6.2. - Distribution des hauteurs d'eau maximums annuelles aux échelles

d'annonce des crues. . . 69 Figure 6.3. - Forme de la distribution des débits maximums dans le cas des

vallées inondables à fond plat. . . 70 Figure 6.4. - Courbe de distribution des débits maximums journaliers de la Seine

à Paris de 1732 à 1972 . . . 74 Figure 6.5. - La crue de janvier 1910 au pont de l'Alma à Paris (photo) . . . . 75 Figure 6.6. - Profils des lignes d'eau en débits maximums à la traversée de Paris,

le 28 janvier 1910, en janvier 1924, en janvier 1955 et en novembre 1944 76 Figure 6.7. - Évolution des hauteurs d'eau journalières lors des crues de la

Seine en 1910 et en 1740 . . . 76

Pages Figure 6.8. - Champ d'inondation de la Marne près de Lagny (photo). 77 Figure 6.9. - La crue de septembre 1866 . . . 81 Figure 7.1. - Débit des sources de la Vanne de 1868 à 1972 . 89 Figure 7.2. - Débits mensuels enregistrés pour trois sources (Vanne, Voulzie,

Avre) au cours d'années sèches . . . 91 Figure 8.1. - Carte des étangs et des marais . . . 98

Figure 8.2. - Plan d'ensemble du barrage Marne. 101

Figure 8.3. - Plan d'ensemble du barrage Seine . 102

Figure 9.1. - Les côtes du bassin Seine-Normandie et l'estuaire de la Seine. 117 Figure 9.2. - L'origine de l'estuaire de la Seine (photo). 118 Figure 9.3. - L'estuaire de la Seine en 1834. . . 119 Figure 9.4. - L'estuaire de la Seine en 1970. . . 120 Figure 9.5. - Les alluvions de l'estuaire de la Seine. . . 121 Figure 9.6. - Évolution des atterrissements des alluvions dans l'estuaire de la

Seine . . . 122 Figure 9.7. - Courbes marégraphiques de la Seine-Maritime . . . . 124 Figure 9.8. -Courants de marée dans l'estuaire de la Seine en 1963. 125 Figure 9.9. - Courants de marée dans l'estuaire de la Seine en 1966 . 126 Figure 9.10. - Courants de marée dans l'estuaire de la Seine en 1967 127 Figure 9.11. - Répartition des débits entre le Sud et le Nord du banc du Ratier

au méridien +4 000. ^{0 • • 0 • • 0 • • • •} 128 Figure 9.12. - L'estuaire de l'Orne et de la Dives 129

Figure 9.13. - L'embouchure de l'Orne (photo) ⁰ 130

Figure 9.14. - L'embouchure de la Dives (photo) 131

Figure 10.1. - Situation des points de prélèvements utilisés dans le texte ⁰ 136

7

Pages Tableau 2.1. - Hauteurs de pluies moyennes annuelles 1931-1960 dans le bassin

Seine-Normandie . . . 20 Tableau 3.1. - Stations hydrométriques . . . 141

3.1.a. Stations de jaugeage gérées par la Circonscription électrique Nord et Paris . . . 141 3.1.b. Stations de jaugeage gérées par les Services régionaux d'aménagement

des eaux (S. R. A. E.) du ministère de l'Agriculture . . . 151 3.1.c. Stations de jaugeage diverses . . . 153 3.1.d. Échelles d'annonce des crues gérées par les Services du ministère de

l'Équipement . . . 154 Tableau 3.2. - Débits moyens annuels prélevés par l'agglomération parisienne en

m³/s (moyenne 1961-1970) influençant des stations de jaugeage. . . 24 Tableau 3.3. - Prélèvements moyens mensuels prélevés par l'agglomération pari-

sienne en 1970 en m³/s (tous prélèvements publics). . . 25 Tableau 3.4. - Retenues (positives) et lâchures (négatives) aux barrages-réservoirs.

Débits moyens en m³/s (moyenne 1961-1970) . . . 26 Tableau 3.5. - Dénivellation de la ligne d'eau de la Seine entre La Tournelle

et le Pont Royal . . . 31 Tableau 4.1. - Relation entre les apports d'eau hivernaux et les apports annuels

moyens . . . 35 Tableau 4.2. - Apports d'eau annuels moyens du 1er janvier 1961 au 31 décem-

bre 1970 . . . 37 Tableau 4.3. - Débits moyens annuels en Basse-Seine 1961-1970 . . . 40 Tableau 4.4. - Coefficient d'écoulement et de déficit en fonction du coefficient

d'évaporation . . . 41 Tableau 4.5. - Déficit d'écoulement en fonction de la pluie et de l'évaporation

potentielle, en mm de hauteur d'eau. . . 41 Tableau 4.6. - Déficits d'écoulement observés et calculés. . . . 42 Tableau 4. 7. Écarts remarquables entre observation et calcul . 43 Tableau 4.8. Débits moyens mensuels 1961-1970 en m³/s . . . 45 Tableau 5.1. Coefficients de corrélation pluie-débit . . . 49 Tableau 5.2. Moyennes décennales de l'écoulement annuel et moyennes géné-

rales sur toute la période d'observation. . . 52 Tableau 5.3. - Statistique des apports d'eau annuels. . . 57 Tableau 5.4. - Débits moyens maximums et minimums annuels 1961-1970 et

statistiques en milliards de m³ fan. . . 58 Tableau 5.5. - Apports d'eau annuels maximums (M) et minimums (rn). Dé-

cennie 1960-1970 . . . 59 Tableau 5.6. - Rang de classement des 107 années de 1864 à 1970 par ordre d'hy-

draulicité décroissante pour la Loire à Blois. . . 60 Tableau 5.7. - Classement des années 1921 à 1950 de la Loire à Blois et de la

Marne à Saint-Dizier . . . 61 Tableau 6.1. - Les débits maximums journaliers moyens et décennaux : 1938-

1967 . . . 68 Tableau 6.2. - Distribution des hauteurs d'eau maximums journalières annuelles

et des débits correspondants (1873 à 1970). . . 71

Pages Tableau 6.3. - Hauteurs maximums journalières, H en cm, observées à Paris de

1732-1733 à 1970-1971 et débits correspondants . . . 72 Tableau 6.4. - Période de récurrence des débits maximums journaliers annuels

à Paris . . . 74 Tableau 6.5. - Rapports caractéristiques des crues annuelles 1961-1970. . . . 79 Tableau 6.6. - Nombre et pourcentage de mois où ont été observés les maximums

de débits annuels . . . 82 Tableau 6.7. - Nombre de mois au cours desquels ont été égalés ou dépassés

certains débits . . . 82 Tableau 7.1. - Moyennes pluviométriques de la terrasse de l'Observatoire de

Paris, majorées de 17

% . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Tableau 7.2. - Bilan d'eau du sol à Paris. Années exceptionnelles . . 87 Tableau 7.3.

Tableau 7.4.

Tableau 7.5.

Tableau 7.6.

Tableau 7.7.

Tableau 8.1.

Tableau 8.2.

Tableau 8.3.

Tableau 8.4.

Bilan d'eau des années sèches à Paris de 1858 à 1960 88 Étiages les plus bas de la Loire à Blois. . . 90 Les débits d'étiage moyens de la période 1961-1970 92 Débits caractéristiques d'étiage en m³/s .

Les années les plus sèches . . . .

93 94 Réservoirs d'alimentation des canaux de navigation. 100 Les grands barrages-réservoirs existants . . . 100 Possibilités de remplissage des barrages existants . . 104 Hauteurs d'eau d'inondation aux échelles d'annonces des crues. 107 Tableau 8.5. Longueur des lits. Oise et affluents . . . 108 Tableau 8.6. Distribution saisonnière des débits maximums annuels (m³/s).

Bassin de l'Oise. . . 109 Tableau 8.7. - Débits Q dépassés en été suivant la durée et la période de récur-

rence. Bassin de 1 'Oise . . . 109 Tableau 8.8. - Volumes d'eau débordés saisonnièrement (Mm³). Durée de

submersion. Bilan de 1 'Oise. . . 110 Tableau 8.9. - Capacité des champs d'inondation à 1,40 rn au-dessus du niveau

de débordement dans le bassin de l'Oise (Mm³) . . . . . . • . . . • . 110 Tableau 8.10. Surfaces inondables dans le bassin Seine-Normandie. . . 111 Tableau 8.11. - Débits classés à Bar-sur-Seine et à Saint-Dizier (1961-1970). . 114 Tableau 10.1. - Moyenne annuelle de la conductivité électrique 1958 à 1967 et

1971 ^{0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0} 136 Tableau 10.2. - Qualités des eaux superficielles du bassin Seine-Normandie

en 1971 . . . 138 Tableau 10.3. -Qualités des eaux du cours inférieur de l'Orne en 1971 . . . . 139

1. - Précipitations moyennes annuelles (1961-1970) au 1/1 000 000.

2. - Réseau de mesures hydrométriques au 1.1.1973 au 1/1 000 000.

3. - Équipement des stations hydrométriques au 1.1.1973. Haute-Seine au 1/500 000.

4. - Équipement des stations hydrométriques au 1.1.1973. Marne au 1/500 000.

5 . - Équipement des stations hydrométriques au 1.1.1973. Oise et Aisne au 1/500000.

6. - Équipement des stations hydrométriques au 1.1.1973. Basse-Seine et Normandie au 1/500 000.

7. - Débits spécifiques moyens annuels (1961-1970) au 1/1 000 000.

8. - Crues (1938-1967) au 1/1 000 000.

9. - Étiages (1964) au 1/1 000 000.

10. - Zones inondables au 1/1 000 000.

11. - Réserves en eau au 1/1 000 000.

12. - Distances et pentes au 1/1 000 000.

DÉFINITIONS, NOTATIONS ET SYMBOLES

PRINCIPES consécutifs, soit sous celui de leur probabilité exprimée en pourcentage : p.

D'une façon générale, les symboles adoptés systé- matiquement pour les écoulements sont les suivants :

Q pour les écoulements et débits moyens d'une durée d'un mois ou plus;

La durée est représentée par un chiffre à droite du symbole principal, la probabilité par un chiffre entre parenthèses placé à la droite du précédent.

M pour les débits maximums (débits de crue); m pour les débits minimums (débits d'étiage);

H pour les hauteurs d'eau lues aux échelles

Par exemple mj(p) est le débit minimum de j jours consécutifs égal ou inférieur avec une probabilité p (p pour cent années).

hydrométriques.

Les écoulements sont considérés sous 1 'aspect de leur durée, par exemple un jour, 2 jours, ... , 7 jours

Les valeurs moyennes sur une série d'années consé- cutives sont notées par un trait horizontal placé au-dessus du symbole principal.

DÉFINITIONS ET SYMBOLES

Sauf spécifications contraires dans le texte, les définitions et ~ymboles sont ceux du tableau ci-dessous.

Termes utilisés Définitions Symboles

ALTITUDE Hauteur au-dessus du zéro du nivellement général de la France (NGF) h Altitude au-dessus de la cote 100 m NGF = h - 100 h10o

ANNÉE CALENDAIRE Année commençant le 1er janvier

ANNÉE HYDROLO- Année commençant le 1er octobre ou le 1er novembre suivant spécification GIQUE

COEFFICIENT D'ÉCOULEMENT COEFFICIENT DE DÉFICIT CONSTANTES CRUE

DÉBITS DE CRUE

Rapport entre la quantité d'eau écoulée à une station et la quantité de précipitations reçue par le bassin versant qui engendre l'écoulement Rapport entre le déficit d'écoulement et la quantité de précipitations reçue par le bassin versant

Additive, mêmes unités que celles du terme auquel elle s'ajoute Multiplicative

État d'une rivière dont le débit croît ou événement caractérisé par la montée du débit d'un cours d'eau jusqu'à un maximum élevé et bien marqué, suivi d'une baisse du débit

Débits maximums

Débits moyens des j jours consécutifs les plus abondants d'une année hydrologique

Débits moyens des j jours consécutifs les plus abondants d'une année hydrologique égalés ou dépassés avec une probabilité de p % (p années

c

K

M Mj

sur cent) au cours d'une série d'années consécutives Mj(p) DÉBITS D'ÉTIAGE Débits moyens du mois le moins abondant d'une année calendaire

Débits moyens des j jours consécutifs les moins abondants d'une année calendaire

Débits moyens des j jours consécutifs les moins abondants d'une année calendaire égale ou qui lui sont inférieurs avec une probabilité de ^p %

(p années sur lOO) au cours d'une série d'années consécutives

m

mj

mj(p)

Unités

m3 m3

m3 m3 m3

m m

s-1 s-1

s-1 s-1 s-1

m3 s-1

DÉFICIT D'ÉCOULEMENT ÉCOULEMENT ÉCOULEMENT OU APPORT D'EAU ANNUEL

ÉCOULEMENT SAISONNIER

ÉTIAGE

Différence entre les précipitations annuelles à long terme reçues par un bassin versant et 1 'écoulement annuel à long terme qu'elles engendrent;

exprimée en hauteur d'eau uniforme à la surface du bassin

Quantité d'eau annuelle écoulée à long terme par un bassin versant;

exprimée en hauteur d'eau uniforme à la surface du bassin

Volume ou débit moyen apporté par un cours d'eau à une station ou à un barrage-réservoir (module) au cours d'une année

Volume ou débit moyen apporté par un cours d'eau au cours d'une saison :

estivale hivernale

Écoulements annuels ou saisonniers égalés ou dépassés avec une proba- bilité de p% (pannées sur 100) au cours d'une série d'années consécutives

État d'une rivière dont le débit est au plus bas au cours de l'année ÉVAPOTRANSPIRATION Fonction des températures de l'air développée par THORNTHWAITE, OU

POTENTIELLE fonction linéaire de la température approximativement équivalente, censée représenter la tranche d'eau évaporée par une surface dans le cas où le sol est suffisamment approvisionné en eau pour que l'insuffisance d'alimen- tation soit un facteur limitant

HAUTEUR D'ÉCHELLE Hauteur lue à une échelle hydrométrique ou d'annonce de crue au cours d'une année

Remarque. Le zéro des échelles est généralement placé à une altitude voisine de celle des plus basses eaux

Hauteur d'échelle correspondant à un commencement de débordement du cours d'eau au voisinage

Hauteur d'échelle correspondant à une inondation moyenne Hauteur d'échelle correspondant à une inondation exceptionnelle Hauteurs comme ci-dessus, égalées ou dépassées au cours d'une année hydrologique avec une probabilité de p% (p années sur 100)

JouRs CONSÉCUTIFS Nombre de jours d'une série de jours consécutifs LIT MINEUR

LIT MOYEN LIT MAJEUR LONGUEUR DE LIT MAJEUR

MOYENNES À LONG TERME NOMBRE D'ANNÉES D'UNE SÉRIE D'ANNÉES CONSÉCUTIVES PRÉCIPITATIONS

Lit d'un cours d'eau limité au plan d'eau atteint en étiage Lit d'un cours d'eau limité par ses berges avant débordement Lit d'un cours d'eau et de son champ d'inondation limité par le plan d'eau de hauteur maximum atteinte pendant les crues

Longueur d'un bief de cours d'eau en suivant son lit majeur

Moyennes calculées sur des séries d'années consécutives de plus de 10 ans

Quantités d'eau contenues dans la pluie et la neige mesurées par les pluviomètres; exprimées en hauteur d'eau par an

Quantités de précipitations pendant une saison hivernale Quantités de précipitations pendant une saison estivale Quantités de précipitations en septembre

Remarque. Les ouvertures des pluviomètres se trouvant généralement au-dessus du sol, les précipitations ainsi définies sont un peu inférieures aux précipitations réelles

D

R Q

Q(p) QE(P) QH(p)

E H

H(p) HD1(p) HD2(p) HD3(p)

j

L

N

mm an-¹ mm an-¹

ou m3 s-1 m³ an-¹

mêmes unités

mm mou cm

mou cm mou cm mou cm

km

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DÉFINITIONS, NOTATIONS ET SYMBOLES

PROBABILITÉ

SAISON HIVERNALE

SAISON ESTIVALE

SAISON D'APPORTS

Probabilité pour une valeur d'être égalée ou dépassée (ou non dépassée) au cours d'une série d'années

Saison où se situent généralement les excédents du bilan d'eau des sols.

Elle comprend suivant spécification les mois d'octobre à mars, ou de novembre à avril

Saison qui comprend suivant spécification les mois d'avril à septembre ou de mai à octobre

Saison d'apports d'eau aux barrages-réservoirs qui va de novembre à juin SAISON DES LÂCHURES Saison où on .lâche l'eau aux barrages-réservoirs, et qui va de juillet

p

NJ

à octobre JO

SURFACE DE BASSIN Surface des bassins topographiques limitée à la ligne de partage des eaux VERSANT superficielles

TEMPÉRA TURE DE L'AIR TEMPÉRA TURE RÉDUITE

Remarque. Cette limite peut ne pas coïncider avec le périmètre d'alimen- tation réel si la ligne de partage des eaux souterraines ne coïncide pas avec celle des eaux superficielles

Température de 1 'air sous abri

Température réduite à 100 mètres d'altitude

s

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1.1. PLAN ET OBJET DE L'OUVRAGE L'accélération actuelle des besoins d'eau de toutes natures diminue rapidement la marge dont on disposait au début du siècle dernier entre les ressources et les besoins. Des problèmes urgents se posent pour lesquels une connaissance de plus en plus précise du régime des eaux superficielles est nécessaire. Le présent fascicule a pour but de faire une mise au point tendant à apprécier le potentiel de ressources dont on dispose.

Après le premier chapitre constituant 1 'intro- duction, un deuxième est consacré à une description succincte des cours d'eau. Le lecteur complétera cette description en se reportant au fascicule 2 qui fournit les DONNÉES GÉOGRAPHIQUES de base : relief et géomorphologie, géologie et géophysique, sols et couverture végétale.

Les ressources sont alimentées en définitive par les précipitations dont une part est prélevée par 1 'évaporation. Elles sont donc sous la dépendance du régime climatique pour lequel on se reportera au fascicule 3 qui fournit les DONNÉES CLIMATIQUES de base : régime météorologique, précipitations, températures et données concernant 1 'évaporation.

L'eau qui échappe à 1 'évaporation est enre- gistrée par les stations du réseau hydrométrique, dont la description sera donnée au chapitre 3 du

présent fascicule.

En raison de 1 'irrégularité des facteurs clima- tiques, les ressources ne peuvent être considérées comme disponibles que si elles sont régularisées naturellement ou artificiellement. En théorie, il est possible de régulariser la totalité des apports des cours d'eau qui sont évacués à la mer. C'est pourquoi le chapitre 4 est consacré aux apports moyens annuels et mensuels. Ces apports sont affectés, par rapport aux moyennes longue période, d'une variabilité qui sera étudiée sous 1 'angle statistique et sous 1 'angle

historique dans le chapitre 5.

Dans les conditions naturelles, une certaine régularisation est produite par le jeu des réserves sou- terraines du sol et des formations aquifères, mais

INTRODUCTION

elle a des limites. Celles-ci seront examinées dans le chapitre 6 consacré aux crues, et dans le chapitre 7 consacré aux étiages.

Depuis le milieu du XIxe siècle, les réserves naturelles sont devenues largement insuffisantes et on a dû entreprendre des programmes d'aménagement de barrages-réservoirs. On donnera un aperçu de ces programmes et de leurs possibilités d'extension dans le chapitre 8.

Il s'agit de barrages à fins multiples : renforce- ment des débits naturels d'étiage, écrêtement des crues, navigation, production d'électricité et tou- risme. Dans l'état naturel, l'écoulement des crues est régularisé par les réserves des champs d'inondation pour lesquelles des indications sont données à la fin du chapitre 8.

Le chapitre. 9 est consacré aux côtes et aux estuaires.

Les utilisations d'eau sont soumises à des exi- gences, non seulement en quantités, mais en qualités;

celles-ci seront l'objet du chapitre 10, en ce qui concerne tout au moins les qualités naturelles : teneurs en matières dissoutes, en matières en sus- pension, turbidité, températures. Actuellement, ces qualités sont perturbées par 1 'activité humaine qui les fait évoluer rapidement et modifie les qualités naturelles en engendrant des pollutions croissantes.

Le premier volume étant principalement réservé aux RESSOURCES NATURELLES, les problèmes de qua- lité des eaux soulevés par 1 'activité humaine seront traités dans le deuxième volume de la monographie, consacré aux BESOINS et à l'UTILISATION DE L'EAU, où seront examinés en particulier les problèmes de pollution.

On a fait remarquer dans 1 'introduction de la monographie les défectuosités du plan qui a été adopté pour cet ouvrage. Le fascicule 4 était consacré aux EAUX SOUTERRAINES, mais . 1 'évaluation des réserves d'eau souterraines ne peut être complète qu'après avoir fait intervenir les données relatives aux eaux superficielles. Le trop-plein naturel des eaux souterraines est enregistré par le réseau hydro-

métrique des eaux superficielles, et celles-ci sont régu- larisées naturellement par le jeu des réserves du sol et des formations aquifères.

On s'efforcera d'établir, dans Je dernier fascicule concluant le premier volume de la monographie, une SYNTHÈSE apportant des CONCLUSIONS concernant l'hydrologie générale. On reprendra alors les ques- tions d'hydrologie des sols, qui n'ont pu être conve- nablement présentées dans les fascicules précédents, afin de préciser les relations entre les eaux super- ficielles et les eaux souterraines en apportant les quelques compléments nécessaires; il sera alors tenté une évaluation d'ensemble des ressources d'eau exploi- tables et des modifications apportées aux conditions hydrologiques par les modes d'occupation des sols, à l'exclusion des problèmes de qualité des eaux.

1.2. LES AUTEURS ET COLLABORATEURS Le présent fascicule est une œuvre collective réalisée sous 1 'autorité de M. F. V AURON, directeur de 1 'Agence financière de Bassin Seine-Normandie et à laquelle ont principalement collaboré :

- M. A. GOUBET, ingénieur en chef des Ponts et Chaussées, chef de la Circonscription électrique Nord et Paris,

pour les apports d'eau moyens, les crues et les étiages.

MM. N. TIEN-Duc, ingénieur E.I.H et E.N.S.G. adjoint au chef de la Division Ressources, et G. BEDIOT, docteur de 3e cycle,

15

INTRODUCTION

chef de la section Hydroclimatologie de l'Agence de Bassin Seine-Normandie, pour ce qui concerne 1 'historique, 1 'hydrométrie, la préparation des cartes de 1 'Atlas et de nombreux tableaux.

- MM. T. KERISEL, ingénieur en chef des Ponts et Chaussées, chef du Service des accès au Port Autonome de Rouen,

et A. CAmou, hydrogéologue, délégué de 1 'Agence de Bassin Seine-Normandie pour la Haute-Normandie,

pour ce qui concerne les estuaires.

- M. M. M. CHARTIER, secrétaire dela Commis- sion d'hydrologie continentale du Comité National de Géographie,

pour la qualité des eaux.

- M. J. TIXERONT, ingénieur en chef des Ponts et Chaussées, conseiller scientifique de 1 'Agence financière de Bassin Seine-Nor- mandie,

qui a assuré la rédaction du texte définitif avec le concours de Mme M. J. TSALKOVITCH, géographe et de Mme E. BENEDETTI, hydrogéologue, de l'Agence de Bassin Seine-Normandie, et qui ont également réalisé la documentation, révisé tous les textes et assuré le travail de mise au point et de publication.

Les cartes de 1 'Atlas ont été réalisées à 1 'INSTITUT DE GÉOGRAPHIE DE PARIS et imprimées à 1 'INSTITUT GÉOGRAPHIQUE NATIONAL.

DESCRIPTION DES COURS D'EAU

On trouvera dans 1 'Atlas des DONNÉES GÉOGRA- PHIQUES, des cartes représentant le réseau hydro- graphique, le relief, la géomorphologie, la géologie, les sols et la couverture végétale du bassin. En ce qui concerne les cours d'eau, on complétera utilement ces données en se référant à 1 'excellente description qu'en donne BELGRAND (1872).

Par suite du faible relief du bassin, les cours d'eau ont des pentes longitudinales faibles. Des profils en long ont été levés en détail par 1 'INSTITUT GÉOGRAPHIQUE NATIONAL (I. G. N.) auprès duquel on pourra se les procurer. Au 1er janvier 1971 on disposait de ceux des principaux cours d'eau (I.G.N. 1971), à l'exception de la Seine à l'aval de Paris et de 1 'Oise à 1 'aval de Creil. La figure 2.1 donne un échantillon de profil permettant de se rendre compte des renseignements qui s'y trouvent.

Les cours d'eau suivants servent de voies navi- gables et sont coupés de nombreux barrages alimen- tant des écluses :

- l'Oise à l'aval de Compiègne, - l'Aisne à l'aval de Condé-sur-Aisne, - la Marne à l'aval d'Épernay,

- la Seine à 1 'aval de Nogent-sur-Seine, - l'Yonne à l'aval de Joigny.

Il manque à cette liste la Risle, navigable à l'aval de Pont-Audemer, mais il n'y a pas de bar- rage ni prolongation par canal latéral.

Les cours d'eau navigables sont prolongés vers 1 'amont par des canaux qui mettent en communi- cation, par leurs biefs de partage, le bassin de la Seine avec les bassins voisins. Ces communications perturbent assez peu, dans les conditions actuelles, le régime hydrologique des cours d'eau (sauf parfois en périodes d'étiage au voisinage des biefs de partage), mais les modifications deviendront plus importantes avec le développement futur des voies de navigation intérieure. La position des communications actuelles est indiquée sur la planche Il de 1 'Atlas. Elles sont assurées ·par :

le canal du Nord et le canal de Saint-Quentin, avec les bassins de la Somme et de l'Escaut;

- le canal de la Sambre à l'Oise, avec les bassins de la Sambre et de la Meuse;

- le canal de la Marne au Rhin et le canal des Ardennes, avec le bassin de la Meuse;

- le canal de la Marne à la Saône et le canal de Bourgogne, avec le bassin de la Saône;

- le canal du Nivernais et le canal de Briare, avec le bassin de la Loire.

A 1 'intérieur même du bassin de la Seine, cer- tains canaux à bief de partage relient des affluents de la Seine et leurs canaux latéraux : canal de l'Aisne à l'Oise, canal de la Marne à l'Aisne.

Les cours d'eau principaux coulent dans des vallées alluviales à fond plat, en contrebas de pla- teaux ou hautes plaines plus ou moins ondulées qui les dominent d'une centaine de mètres. Cette dispo- sition est illustrée par la figure 2.2.

Au droit de la section représentée, la vallée est inondée tous les ans. C'est le cas de nombreux biefs de cours d'eau. Dans la suite de cet exposé, on désignera par lit moyen le sillon dans lequel coulent habituellement les eaux. Les bords de ce sillon sont les berges, le lit majeur est la partie de la vallée recouverte par les plus hautes eaux.

A partir de Paris vers l'aval, le lit de la Seine est divisé en deux bras sur une grande partie de son cours par des îles étroites et allongées, dont 1 'une, celle de la Cité, a été dans 1' Antiquité le berceau de l'agglomération parisienne (voir photo de couver- ture).

Depuis quelques années, les extractions de matériaux de construction, sables et graviers, se sont multipliées, créant dans les vallées alluviales de nombreux plans d'eau. Les figures 2.3 et 2.4 en donnent un exemple pris sur la Seine à 1 'amont de Paris.

A la traversée des calcaires jurassiques et de la craie, la densité du réseau hydrographique est faible; les communications des rivières avec les nappes d'eau karstiques donnent lieu à des pertes et à des résurgences. Les résurgences se produisent

Repëre Rivet

Sommet de borne Croix grove'e

Echelle de Jaugeage

Repère de niveau !e"gol de retenue

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CARTE DU COURS D'EAU:

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Distances partielles en km. 10,381 1,05 1 0.481 2,02

Pentes en millièmes 0.5 0.4 o.e 0.1

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Date des.opérotions Année 1933 1 tl Avril 10 Avril . 9 Avril

Operateur M. CARDON. chef de briqooe auxiliaire ou Service du Nivellement Qéneral de la France

1 8 Avril 1 7 Avril 1 6 Avril 1933

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RIVE Commuoes: GOURNAY-sur-Marne :CHAMPS-sur-M.' __ NOISIEL TORCY ùsmus: LAGNY :MONTEVRAIN: CHESSY CHALIFERT l

GAUCHE Déportemeots, SEINE- ST- DENIS: S E 1 N E - E T - M A R N E

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L'Oise coule dans une vallée à fond plat d'une largeur de 1750 m environ encaissée dans le plateau crayeux de Champagne qui la domine d'une centaine de mètres. La plaine est inondée chaque année. On remarque les obstacles apportés à l'écoulement des inondations par les routes, les voies ferrées, et le cana/latéral à l'Oise, les bosquets et marais situés dans les points bas. Cette disposition est fréquente le long de la Seine et de ses affluents.

Fig. 2.2.a. - Plan

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Champ d'innondation

DESCRIPTION DES COURS D'EAU

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Fig. 2.3. - Extraction de matériaux dans la Seine entre Choisy-le-Roi et Juvisy

parfois dans des bassins topographiques voisins de ceux où se sont produites les pertes. Tel est le cas des pertes du Serein vers 1 'Yonne, des pertes de l'Ornain vers la Saulx, des pertes de l'Yerres vers la Seine, des échanges d'eau souterraine entre bassins côtiers en Haute-Normandie.

La répartition du territoire des bassins des prin- cipaux affluents de la Seine par tranche d'égale altitude a été donnée dans le fascicule 2 (DONNÉES GÉOGRAPHIQUES, tableaux 2.1 et 2.2). Le tableau 2.1 donne les hauteurs moyennes des précipitations annuelles sur ces mêmes bassins pour la période 1931-1960.

Photo A. Perceval

Fig. 2.4. - La Seine à Viry-Châtillon.

Plan d'eau de Viry-Grigny

Vue prise vers le Sud. Au centre de la photo, plan d'eau créé en rive gauche de la Seine par des extractions de matériaux et utilisé à des fins récréatives. En haut, la Seine el l'agglomé- ration de Viry-Châtillon (Voir fig. 2.3).

TABLEAU 2.1

Hauteurs de pluies moyennes annuelles 1931-1960 dans le bassin Seine-Normandie

Sous-bassin Hauteur de pluie mm par an Bassins des affluents au confluent

avec la Seine :

Oise. 740

Marne. 780

Aube 760

Yonne. 830

Loing. 680

Essonne 595

Epte 757

Eure 630

Bassin de Seine à :

Montereau. 785

Paris-Austerlitz . 750

Tancarville. 735

Basse-Normandie (y compris la Risle) 844 Haute-Normandie (bassins côtiers

seuls) 874

Mais la période de base utilisée pour la présen- tation du régime des cours d'eau étant la décennie 1961-1970, on trouvera dans l'Atlas (planche 1) une carte des précipitations annuelles moyennes établie pour cette période.