Cévennes-Vivarais - observation recherche - télédetection des rivières en crue

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Objectifs

Cévennes-Vivarais
- Observation opérationnelle
   - Pluviomètres    - Radars
   - Mesures de débit
- Données élaborées
   - Critique / spatialisation
   - Estimation des pluies par radar
   - Réanalyses pluviométriques
- Observation recherche
   - Météo GPS    - Précipitations
   - Observation multi-échelles des pluies, transferts d'eau et flux associés
   - Processus hydrologiques
   - Télédétection des rivières
   - Systèmes karstiques

Retours d'expérience
   - Sept. 2002 (Gard)
   - Sept. 2005 (Gard et Hérault)
   - Sept. 2007 (Slovénie)
   - Oct./Nov. 2008 (Cévennes,Gier)
   - Juin 2010 (Région de Draguignan)

Extrêmes / Historique
- Le projet ExtraFlo
- Pluies extrêmes :
   - variabilité pluriannuelle
   - structure spatio-temporelle

Bases de données
- Accès aux bases de données
   - Réseaux / dispo. des données
   - Organisation, codes informatiques

Projets de recherche
- Études socio-économiques
   - Vulnérabilité socio-économique
   - Analyse croisée aléa-vulnérabilité
- Études hydrométéorologiques
   - Modélisation météorologique
   - Modélisation hydrologique
   - Couplage hydrométéorologique
- Méthode de prévision par analogues
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Augmenter la densité des réseaux de mesure de débit

Différentes paramétrisations d'un même modèle hydrologique peuvent simuler des chroniques de débits équivalentes à l'exutoire du bassin, tout en suggérant des fonctionnements internes au bassin très différents. Notre projet est de distribuer les mesures de débits le long du réseau hydrographique étudié afin de mettre expérimentalement en évidence le rôle dans l'espace des processus simulés par la modélisation numérique. Mais l'acquisition de mesures supplémentaires de débits se heurte au protocole classique de mesures en rivière.

Méthodes classiques

Les techniques de mesure de débit des rivières pratiquées aujourd'hui reposent sur le concept de courbe de tarage et sur des moyens de mesure directe qui ont peu évolué depuis le XIXème siècle. La courbe de tarage suppose une relation univoque entre hauteur d'eau dans la rivière et débit. La mesure des hauteurs, ou limnimétrie, peut être réalisée en continu à l'aide d'appareils simples comme le flotteur ou le capteur de pression. La mesure des débits lors de jaugeages occasionnels est le plus souvent réalisée par mesure directe de la vitesse d'écoulement au moulinet, plus rarement par dilution chimique. Ce concept présente deux inconvénients majeurs :

  • l'établissement de la courbe de tarage nécessite d'attendre une période de temps importante et
  • les jaugeages sont coûteux et difficiles, particulièrement lors des crues. Il est donc aujourd'hui impossible de disposer de réseaux de mesures de débits denses et distribués et de plus il n'est pas possible d'envisager des campagnes de mesures intenses mais éphémères.

Télédétection

Les méthodes classique de jaugeage sont donc précises mais coûteuses et impossibles à mettre en pratique lors de crues (débris flottants dangereux). La métrologie des rivières par des méthodes de télédétection locale, c'est à dire "sans contact" avec la rivière, est une alternative intéressante.

Deux méthodes sont en cours de développement: l'une fondée sur l'imagerie visible et infra-rouge, l'autre sur la télédétection dans le domaine des hyperfréquences.

Imagerie visible et infra-rouge

Il s'agit d'utiliser des méthodes d'analyse d'image afin de déterminer la vitesse du courant à la surface de la rivière.

Une collaboration entre le LTHE et IIHR (Iowa City) a permis la mise en place d'un système de mesure du débit en temps réel de la rivière Iowa à Iowa City.

Le Cemagref de Lyon, en collaboration avec la CNR, la Diren RA, le SPC-GD et le LTHE, a mis en place un réseau de stations LS-PIV, notamment sur l'Ardèche, doublant les stations limnimétriques déjà présentes. Il permettra d’apporter des informations de vitesse et de débit en hautes eaux, de manière à améliorer les courbes de tarage, et donc de diminuer l’incertitude d’estimation des débits des crues.


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Hyperfréquence

Il s'agit d'utiliser la détection Doppler des vagues présentes à la surface de la rivière afin de déterminer la vitesse du courant.

Au cours d'une expérience héliportée, USGS (Université de Washington) a montré le 1er mai 2001 sur la Cowlitz River (Washington) la faisabilité d'une détection radar de la vitesse de surface et de la bathymétrie.