Proceedings Chapter
Reference
Les débits solides
COLLET, Léon William
COLLET, Léon William. Les débits solides. In: Congreso internacional de oceanografía, hidrografía marina e hidrología continental. Madrid : Gráficas Reunidas, 1931. p. 3-8
Available at:
http://archive-ouverte.unige.ch/unige:138421
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CONGRESO INTERNACIONAL DE OCEANOGRAFfA, HIDROGRAFfA MARINA E HIDROLOGfA CONTINENTAL, DE SEVILLA
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LÉON W. COLLET
LES DÉBITS SOLIDES
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UNIVERSITÉ de GENëVI!
LIABORATOIRE DE GÉOL081E
Bâtiment d'Hygiène Quai de I' Ëcole de Médeclhe
MADRID
ORAFICAS REUNIDAS, S. A.
Hermosllla, 96 1931
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Ouai de I' Ëcole Ili- Médecine
LES DÉBITS SOLIDES
PAR
LÉON W. COLLET
PROFESSEUR. DE GtOLOGIE AUX UNIVER.SITtS DE GE'NÈ:.VE ET HARVARD (u. S. A.)
INTRODUCTION
L'importante question des débits solides des cours d'eau a fait l'objet de deux rapports au Congrès National de Navigation Intérieure et d'Aména- gement des Eaux tenu à Grenoble et Lyon du 16-22 Juillet 1925.
Dans le premier de ces rapports, j'ai présenté le résultat des études que j'ai effectuées avec mon Collègue et ami, le Professeur Mellet, sur la densité des alluvions. J'ai ensuite attiré l'attention des techniciens sur les variations de la charge en alluvions dans les eaux de surface et sur les variations qu'on peut enregistrer dans les eaux entre la surface et le fond.
Par l'exemple de crues de l' Arve, près de Genève, il a été possible de montrer les variations considérables dans le débit solide d'un cours d'eau à la suite de fortes pluies. En:6.n j'ai exposé les résultats obtenus en Suisse sur les alluvions roulées sur le fond. Ces résultats provenaient de mensura- tions de l'accroissement de deltas de certains lacs et des atterrissements dans le barrage réservoir de Kallnach, non loin de Berne.
Dans un deuxième rapport M. Wilhelm, Ingénieur en Chef des Ponts et Chaussées, a traité plus spécialement des modi:6.cations du lit de l'Isère en aval de Grenoble, ce qui l'a conduit a rappeler ses beaux travaux sur la Durance. En se basant sur ses intéressantes observations au barrage de Quinson sur le Verdon, terminé en 1869, M. Wilhelm a décrit d'une manière
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magistrale les effets des barrages sur le profil en long d'un cours d'eau. Enfin il a essayé d'établir une méthode pour calculer approximativement le cube des graviers transportés par une rivière dont le régime et le profil en long sont connus, en utilisant les données fournies par ses études sur le Verdon. La nouvelle formule qu'il propose est:
G = 330.000 a Q I où
G représente le volume moyen annuel des graviers charriés;
a est un coefficient numérique, supérieur ou inférieur à l'unité suivant que les graviers sont plus gros ou moins gros que ceux du Verdon;
Q représente le débit moyen de la rivière, et 1 sa pente dans une section déterminée.
M. Wilhelm a appliqué sa nouvelle formule à diverses sections de l'Isère .et espère que ses évaluations, purement théoriques, pourront dans quelques années être contrôlées par la méthode expérimentale, la seule qui puisse donner des résultats certains.
Depuis la troisième Assemblée générale de l'Union géodésique et géo- physique internationale à Prague, en septembre 1927, une initiative purement française a été prise en vue de donner des impulsions à l'étude du problème du charriage des matériaux par les cours d'eau. La Commission des Débits solides de la Section d'Hydrologie scientifique du Comité national français présidée par M. l'inspecteur général Vidal travaille en complète harmonie avec une Commission analogue de la Société Hydrotechnique de France.
Des études sont en cours dans la région dauphinoise comme nous l'apprend le Compte Rendu du Comité National Français de Géodésie et Géophysique publié récemment par M. le Général Perrier.
Avant de rappeler les chiffres que j'ai obtenus sur les matières en sus- pension dans l'eau de certains cours d'eau de la Suisse, qu'il me soit permis d'exposer ici un programme d'études basé sur de nombreuses expériences.
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PROGRAMME D'ÉTUDES
Dans tout programme d'études du débit solide d'un cours d'eau il faut considérer que sous le nom de débit solide on entend.: les troubles transportés en suspension dans l'eau et les graviers entrainés par roulement sur le lit du cours cl' eau. Quelle peut bien être la proportion de ces deux éléments du débit solide?
Je ne dispose que d'un seul cas, bien étudié, pour répondre à cette question. C'est celui de la Sarine, cours d.' eau qui sur 40 km. à l'amont de la station de prises a une pente de 3,3 pour 1.000. Les caractéristiques du bassin cl' alimentation de ce cours d'eau sont, de plus, les suivantes: Les forêts repré- sentent les 238 millièmes de la surface totale du bassin d'alimentation, les rochers et éboulis les 65 millièmes, les névés et glaciers seulement les 6 mil- lièmes. Le débit solide de la Sarine pour l'année 1920 est:
Matières en suspension ... . Matières roulées ... . . · .. .
Débit solide ... . ... .
206 m3 par km2•
60 266
Comme le montrent ces chiffres, tirés de mon volume Les Lacs les matiè- res en suspension forment de beaucoup la plus grande partie du débit solide.
Des mesures effectuées en 1913 sur le Rhône à la prise d'eau de l'Usine de Chippis à Louèche m'ont donné:
Matières en suspension... 650 m3 par an et par km2•
Matières roulées. . . · 250 Débit solide.... . ... 900 m3
Ces chiffres se rapportent à un bassin d'alimentation dont les caractéris- tiques sont les suivantes:
Forêts: 119 millièmes de la surface du bassin, névés et glaciers 278 mil- lièmes, rochers et éboulis 269 millièmes.
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Par ces deux exemples nous voyons l'importance que jouent les matières en suspension dans le débit solide.
Voyons maintenant de quelle manière une étude complète du débit solide doit être entreprise.
Nous choisirons comme emplacement celui d'un futur bassin réservoir.
De nombreux profils en travers, bien repérés, seront levés dans le lit du cours d'eau et prolongés sur les deux rives jusqu'à la cote du niveau de l'eau du futur bassin réservoir. Puis des profils en travers seront levés dans le lit du cours d'eau, sur plusieurs kilomètres en amont de la limite du remous du barrage-réservoir, où des graviers se déposent comme nous l'a enseigné M. Wilhelm dans le cas du Verdon et comme je l'ai observé, dans le cas du barrage réservoir de Kallnach, sur la Sarine. Le barrage réservoir une fois créé les mêmes profils devront être relevés au moins une fois par an et si des chasses sont effectuées pendant un certain temps pour entrainer les alluvions déposées il sera nécessaire de procéder aux mêmes levés avant les chasses et après.
On aura ainsi tous les éléments nécessaires pour la construction du profil en long du fond moyen.
J'insiste sur le fait qu'il ne faut pas se contenter de lever le profil en long du thalweg, ce qui donnerait des résultats erronés, mais bien le profil en long du fond moyen au moyen de profils en travers. La planche l qui à été établie avec la collaboration de M. l'lngénieur Berner, du Service fédéral Suisse des Eaux, montre clairement pour le cas du bassin-réservoir de Kall- nach sur l' Aar les erreurs ciui pourraint être commises en ne tenant compte que du profil en long du thalweg.
Les alluvions en suspension devront être déterminées à l'amont de la section du cours d'eau où les graviers se déposent avant cl' arriver au réser- voir. Une station devra être choisie où l'on pourra placer un appareil enre- gistreur des variations du niveau del' eau (limnigraphe) et où on établira une courbe de débits qu'il sera bon de réviser chaque année. Les prises devront être nombreuses dans les périodes de crues, en tenant compte que c'est au commençement de la crue que le transport des matières en suspension est le plus grand.
De plus, il faudra déterminer la teneur des matières en suspension dans
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divers points du profil, en surface, pour établir un coefficient de correction si l'on ne fait les prises qu'en un point de la surface. Ce coefficient de correction pour les prises de surface devra être déterminé à des niveaux différents du cours d'eau. Enfin des prises en profondeur et à diverses ordonnées du profil mouillé devront être effectuées pour établir un autre facteur de correction. En effet, la teneur en matières en suspension augmente de la surface vers le fond.
Ce dernier coefficient de correction est très important et doit être déterminé pour différents niveaux du cours d'eau. Pour l' Arve, un peu en amont de Genève, ce facteur est de 2,129 en moyenne. On peut donc se rendre compte des erreurs qui seraient commises en ne tenant compte que des prises de sur- face. Dans des cours d'eau torrentiels de faible profondeur et à forte pente ce coefficient se rapproche de l'unité et peut être négligeable.
Dans certains cas, il sera indiqué pour établir des corrections aux mesu- res de surface de calculer la charge totale de matières en suspension passant en une seconde dans le profil mouillé. On trouvera dans mon volume sur Les La.es, pages 205-208 la méthode que j'ai suivie.
Enfin pour déterminer la quantité de troubles qui se sont déposés dans le bassin réservoir, il faudra établir une deuxième station de prises d'eau à l'aval du barrage ou à la prise d'eau pour déterminer la teneur de l'eau en matières en suspension après la traversée du réservoir. Cette deuxième station est nécessaire car les profils en travers levés dans le réservoir indiqueront les matières roulés sur le fond et une partie des matières en suspension qui se seront déposées en eaux tranquilles.
Connaissant la totalité des matières en suspension qui sont entrées dans le bassin, celles qui en sont sorties et les atterrissements dans le bassin, on pourra en déduire la valeur des matières roulées sur le lit du cours d'eau et déterminer la proportion de ces dernières dans le débit solide.
De telles études sont longues et coûteuses. Elles ne peuvent être entre- prises que par des services de l' Administration de l'État avec la collaboration des usines hydro-électriques possédant des barrages réservoirs. Les résul- tats que l'on obtiendra sont assez importants pour compenser les sacrifices consentis.
Voyons maintenant les chiffres que j'ai obtenus dans mes études sur les matières en suspension dans l'eau de quelques rivières et torrents de la Suisse:
Cours d'eau
Rhin ... ... ... . . Rhône •...
Sarine ...
Arve (1) ...
Dixence •... · ...
Massa ... . Drance (Valais) ....
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Matières en suspension par an et par km2
545 mètres cubes.
568 » »
206 » »
.505-1.214 » »
648 » »
499 » »
846 » »
(1) Le chifre de 502 mètres cubes est inférieur à la moyenne, celui de 1.214 mètres cubes est un maximum.
