Glossaire sur la prévision des crues

Sigles utiles à connaître :

SPC : Service de prévision des Crues
SDPC : Schéma Directeur de Prévision des Crues
RIC : Règlement de Surveillance, de Prévision et de Transmission de l’Information sur les Crues
MEDAD : Ministère de l’Ecologie du Développement et de l’aménagement durables
SCHAPI : Service Central d’Hydrométéorologie et d’Appui à la Prévision des Inondations
DIREN : Direction Régionale de l’Environnement
DDE : Direction Départementale de l’Equipement
SAGE : Schéma d’Aménagement et de Gestion des Eaux
SDAGE : Schéma Directeur d’Aménagement et de Gestion des Eaux
SEMARN : Service de l’Eau, des Milieux Aquatiques, et des Risques Naturels

Glossaire : La plupart des définitions ci-dessous proviennent du dictionnaire français d’hydrologie ou de l’encyclopédie Wikipédia

Aléa hydrologique - Bassin versant - Courbe de tarage - Cours d’eau - Crue - Débit d’un cours d’eau - Ecoulement - Estuaire - Etiage - Evapotranspiration - Hydrogramme - Hydrologie - Inondation - Jaugeage - Nappe phréatique - Onde de crue - Précipitations - Prévention des crues - Prévision des crues - Risque hydrologique - Ruissellement - Temps de retour - Vulnérabilité hydrologique

Aléa hydrologique : Probabilité d’occurrence d’un phénomène hydrologique d’intensité donnée.

L’aléa est défini en référence à une variable aléatoire. Pour l’aléa d’inondation par exemple, les variables pertinentes caractérisant le degré d’exposition d’une zone sont multiples : valeurs maximales de débit, de hauteur de submersion, de vitesse d’écoulement ; valeurs synthétiques sur la crue comme la durée de submersion, la rapidité de montée des eaux, le volume écoulé. Un événement donné pourra être positionné sur une échelle probabiliste pour chacune de ces variables. On retiendra que les différentes variables caractérisant un même événement n’ont pas la même probabilité d’occurrence.
L’aléa inondation présente une variabilité spatiale, du fait de l’hétérogénéité des pluies et des processus d’écoulement à l’intérieur du bassin versant. Lorsque la taille du bassin versant est importante, les contributions de chacun des affluents sont rarement équivalentes, et le jeu des concomitances peut induire des conséquences très différentes d’amont en aval. Il existe également une variabilité temporelle au cours de l’événement, induite par la succession d’épisodes de pluie plus ou moins intenses et de leur traduction complexe en débit. Une crue exceptionnelle en débit de pointe peut ne pas l’être en volume écoulé.
L’échelle spatiale de définition de la variable aléatoire conduit à une caractérisation différente de l’aléa. Ainsi, il est normal d’observer chaque année sur la totalité du territoire français plusieurs crues décennales à l’échelle de bassins versants particuliers.
La période d’occurrence dans l’année peut également jouer un rôle important, lorsque le régime des crues est nettement différencié d’une saison à l’autre, ou en présence de conditions particulières à l’origine de la crue (crue nivale …). La variable aléatoire pourra ainsi être définie sur une période particulière de l’année, lorsque le phénomène aléatoire ou la vulnérabilité varient de façon significative au cours de l’année (variations saisonnières).
Une dernière difficulté réside dans la non-stationnarité possible du régime des crues, du fait de forte variabilité climatique ou de modifications des conditions de ruissellement.
L’analyse probabiliste des crues devra s’attacher à décrire de façon complète les différentes facettes des événements, en reprenant les différents aspects qui viennent d’être évoqués.

Bassin versant : Région délimitée, drainée par un cours d’eau et ses affluents, dont elle constitue l’aire d’alimentation.
Aujourd’hui, en hydrologie, les termes bassin et bassin versant (abrégé souvent en BV) sont synonymes. Ils désignent :

  soit la totalité de l’espace drainé par un système fluvial quelle que soit sa taille (ex. les bassins ou BV de la Seine, du Rhône, du Rhin)

  soit une partie de cet espace (par ex., le bassin versant d’un affluent ou d’un sous affluent : le bassin de l’Oise, le BV de l’Allier, le BV de la Sioule tributaire de l’Allier...)

  soit encore la superficie, même très petite, drainée par un cours d’eau quelconque en amont d’un point précis qui est souvent une station de jaugeage (ex. le BV de la Seine à Paris Pont d’Austerlitz, le BV de l’Allier à Vieille-Brioude, les petits bassins versants "d’investigation" ou "expérimentaux" ou "représentatifs").

Toutefois, le terme de bassin versant est peut-être plus explicite que celui de bassin. Il désigne à la fois :

  l’aire drainée, à l’intérieur de la ligne de partage des eaux, par le réseau hydrographique (équivalent anglais de "basin" ou de "river-basin")

  et la surface réceptrice des hydrométéores qui alimentent plus ou moins directement, plus ou moins rapidement, les cours d’eau compris dans ce même espace (équivalent anglais de "catchment basin" ou américain de "watershed").

Il peut arriver que le bassin versant topographique diffère quelque peu du bassin versant réel (cas des interfluves glaciaires, karstiques ou marécageux...).

L’emploi de bassin versant est devenu fréquent à l’époque où la recherche s’est principalement attachée à "appréhender le fait hydrologique, et d’abord le débit, comme un fait spatial, comme le produit d’un espace géographique saisi dans toutes ses dimensions, dans toute son épaisseur, dans toute sa dynamique" (R.Lambert, 1973). Le bassin versant n’est pas seulement une somme de caractères moyens, tels que la superficie, le relief, la forme, le sol, la végétation. Il est composé de parties aux caractéristiques particulières qui répondent différemment aux impulsions climatiques et météorologiques.
Le terme de bassin désigne également une circonscription administrative française, créée en application de la Loi du 16 décembre 1964, relative au régime et à la répartition des eaux, et à la lutte contre la pollution. Six circonscriptions ont été ainsi sommairement baptisées "bassins" : Artois-Picardie, Seine-Normandie, Loire-Bretagne, Rhin-Meuse, Adour-Garonne, Rhône-Méditerranée-Corse, constituées chacune par l’agrégat de cantons s’écartant le moins possible du bassin fluvial ou du groupe de bassins considérés ; ces "circonscriptions de bassins" forment le champ de compétence des Comités de Bassin et des Agences de Bassin (devenues ensuite Agences de l’Eau).

Courbe de tarage : Courbe décrivant la relation expérimentale entre les hauteurs d’eau et les débits correspondants d’un cours d’eau ou d’un canal, établie à partir de mesures de vitesses à travers une section de référence. Relation hauteur – débit.

Si l’expression courbe de tarage est maintenant bien établie dans le vocabulaire hydrologique, il est vrai qu’elle est assez mal choisie ; c’est plutôt à un étalonnage que procède l’hydrologue en établissant la courbe des débits en fonction des hauteurs d’eau.
En général, le graphique présente les hauteurs en ordonnées et les débits en abscisses.
Sur un graphique orthogonal la courbe reliant les points expérimentaux apparaît généralement concave vers le bas, reportée en coordonnées logarithmiques, elle est souvent linéaire pour les hauteurs fortes et moyennes ; en absence d’équation mathématique la représentant fidèlement, la relation est utilisée sous sa forme graphique.
Les causes d’instabilité de la relation hauteur-débit sont multiples : évolution du fond meuble, développement de la végétation aquatique, couche de glace en amont ou en aval de la section de mesure, accumulation de débris, influence de la marée…c’est pourquoi on préfère souvent une section de contrôle artificiel (seuil en béton) à une section naturelle pour établir cette relation.
La relation hauteur-débit doit être vérifiée régulièrement pour les cours d’eau naturels car elle peut varier dans le temps avec la surface de la section de mesure. La station hydrométrique doit donc être re-étalonnée en fonction de l’évolution de son fond mobile et des diverses conditions de son débit. L’ensemble de ces perturbations aboutit au " détarage de la station ".
En effet la courbe de tarage d’une station peut aussi varier en fonction du régime du cours d’eau. En régime d’écoulement non permanent, avec une pente faible du lit du cours d’eau, le gradient de la cote à l’échelle joue un rôle important. Ainsi elle peut présenter une courbe caractéristique pour la période de crue et une autre pour la décrue. En général ces deux courbes ont un point commun correspondant au débit minimum observé.

Cours d’eau : Terme général désignant tous les chenaux superficiels ou souterrains, naturels, conducteurs d’eau permanente ou temporaire.

Crue : Une CRUE, phénomène hydrologique de base, est l’augmentation plus ou moins brutale du débit et par conséquent de la hauteur d’un cours d’eau.

En général, on distingue deux types de crues : les crues fluviales et les crues torrentielles même si le passage de l’une à l’autre se fait de façon continue. Les crues fluviales, souvent saisonnières, affectent les cours d’eau importants aux vastes bassins versants ; en général la montée des eaux y est lente. Les crues torrentielles ou rapides, subites, brutales, soudaines ou encore éclair affectent n’importe quelle partie du réseau hydrographique ; elles sont souvent dues à des pluies de caractère convectif très violentes et localisées ; elles sont caractérisées par une évolution très rapide, la montée des eaux étant très brutale. Le mot "crue pluviale" est parfois employé pour des crues torrentielles dues à une pluie très intense et localisée. On parlera de "crue simple ou élémentaire" pour une crue qui est le résultat d’un seul épisode pluvieux.

Débit d’un cours d’eau : Quantité d’eau, exprimée généralement en m3/s, traversant une section définie de cours d’eau pendant l’unité de temps.

Ecoulement : Circulation des eaux terrestres sous l’effet de la pesanteur et flux résultant de cette circulation.

Le coefficient d’écoulement représente le ratio entre la quantité d’eau écoulée et la quantité d’eau précipitée pendant une période donnée et un bassin donné. Cette notion n’implique pas que toute l’eau écoulée provienne des précipitations considérées. Une partie peut provenir de précipitations antérieures ou tombées hors du bassin (s’il existe des transferts, de surface ou souterrains), ni réciproquement que toutes les précipitations non évapotranspirées se soient écoulées (différences de stock et sorties souterraines).

Le coefficient de ruissellement représente, lors d’une crue, la part de l’eau qui a exclusivement circulé en surface. Historiquement, il a été confondu avec le coefficient d’écoulement rapide et demeure parfois abusivement utilisé dans ce sens ; or le coefficient d’écoulement rapide représente le ratio entre le volume d’écoulement rapide, c’est à dire celui qui provoque le gonflement de l’hydrogramme – et qui incluse le plus souvent une part d’eau souterraine " poussée " par l’eau de la pluie considérée – et la pluie à l’origine de la crue. Le terme de coefficient de ruissellement fait référence à des processus de transfert, et celui de coefficient d’écoulement rapide à des volumes transférés. Le terme anglais " runoff " a une signification plus générale ; il recouvre les deux sens (quoiqu’on parle de plus en plus souvent de " surface runoff " pour le ruissellement).

Estuaire : Partie à l’aval d’un fleuve dans laquelle les marées se font sentir et dont l’eau est saumâtre.

Le terme estuaire est habituellement utilisé pour l’embouchure des fleuves au niveau de la mer, cependant il peut être utilisé aussi pour la partie aval des cours d’eau qui se jettent dans un lac important. (ex : l’estuaire de la Drance qui alimente le lac Léman).

En général, l’estuaire correspond à une zone élargie du lit du fleuve qui se divise en nombreux bras et méandres.

C’est une région de forte sédimentation, caractérisée par l’existence d’un "bouchon vaseux" se déplaçant dans le cours principal avec le flux et le reflux de la marée.

Etiage : Débit exceptionnellement faible d’un cours d’eau, qu’il ne faut pas confondre avec les basses eaux saisonnières habituelles, même s’il en est l’exacerbation.
La définition statistique la plus usuelle est le débit caractéristique d’étiage (DCE) calculé sur une longue série (plusieurs années) de débits journaliers classés, débit au-dessous duquel l’écoulement descend dix jours par an.

Evapotranspiration : Ensemble des phénomènes et des flux d’évaporation physique et de transpiration biologique, notamment de la végétation, qui interviennent dans le bilan d’eau d’un territoire, d’un hydrosystème terrestre, comme facteur de flux sortant. Elle est exprimée le plus généralement en hauteur moyenne évaporée sur la surface considérée pendant une durée définie.

Hydrogramme : Expression des débits en fonction du temps, se rapportant à une station donnée et au cours d’une période déterminée. Elle est habituellement représentée sous forme graphique.

Hydrologie : Etude de la distribution et de la circulation de l’eau dans la nature.

Inondation : Submersion temporaire, naturelle ou artificielle, d’un espace terrestre.

L’inondation est à la fois :

   un phénomène naturel ou induit involontairement par des transformations artificielles du milieu, ou encore une action humaine volontaire ou accidentelle : le fait ou l’action d’inonder ;

   un état temporaire, résultat de ce phénomène ou de cette action.

Cette submersion affecte généralement des terrains avoisinant un cours ou un plan d’eau à niveaux variables (par exemple lit majeur et parties basses d’une vallée, plaine côtière). Elle peut être régulière, par exemple dans les zones tempérées et froides au moment de la fonte des neiges, ou bien dans les pays tropicaux et de mousson pendant la saison des pluies... Elle peut être aléatoire ou accidentelle lors d’une crue produite par des pluies exceptionnelles ou par la rupture d’ouvrages. Elle se produit lorsque de l’eau en excès ne peut être évacuée par les voies naturelles (lit mineur des cours d’eau) ou artificielles prévues à cet effet (drains ou réseaux d’assainissement).
Les inondations sont le plus souvent causées par les crues des cours d’eau. Elles peuvent aussi résulter d’une lenteur, voire d’une absence d’infiltration dans des espaces soumis à des averses de forte intensité que les conditions "accidentelles" de l’accumulation, seules ou réunies, soient d’ordre hydrologique, topographique, météorologique ou anthropique. Nombre d’inondations ou crues "pluviales" dans les villes ou des lieux rendus imperméables sont de ce type. La remontée des nappes phréatiques dans un milieu naturel ou le relèvement du niveau d’évacuation dans des réseaux de drainage peuvent encore provoquer des inondations d’un genre voisin. Parfois aussi, les différents phénomènes, crue fluviale, crue "pluviale", remontée de nappe sont concomitants. De même, certaines villes sont particulièrement menacées, les villes littorales par exemple, quand, à toutes les causes de crue déjà esquissées, s’ajoutent les surcotes dues à des marées de tempête.
Une inondation peut être décrite quantitativement, par la superficie de l’aire inondée, une hauteur d’eau moyenne et une durée.

Jaugeage : Ensemble des opérations, des mesures et des calculs destinés à déterminer le débit d’un cours d’eau, d’un canal, d’une conduite, d’une source en un point donné. Sur un cours d’eau, ce point est appelé "station de jaugeage".

Nappe phréatique : Nappe d’eau souterraine à surface généralement libre et à faible profondeur (ordre métrique à décamétrique), accessible et exploitable par les puits ordinaires.

Onde de crue : Phénomène ondulatoire associé à la propagation d’une crue dans un cours d’eau.

Précipitations : Du point de vue hydrologique les précipitations sont les apports d’eau parvenant au sol sous forme liquide (pluie ou rosée) ou solide (neige ou grêle) en provenance directe ou indirecte de la condensation de la vapeur d’eau atmosphérique. Elles constituent l’unique alimentation de la partie terrestre du cycle de l’eau.

Les diverses formes de précipitations proviennent habituellement des nuages qui sont formés de microgouttelettes d’eau issues de la condensation de vapeur d’eau atmosphérique. Un nuage reste stable tant que ces gouttelettes, dont la densité est de quelques dizaines par centimètre cube, restent en équilibre avec la vapeur d’eau environnante. Il n’y a précipitation que lorsque le diamètre des gouttelettes devient suffisant pour qu’elles acquièrent une vitesse de chute significative. Les mécanismes permettant aux gouttelettes de grossir dans une proportion de 1 à 10 ou 100 pour les diamètres (soit de 1 à 1000 ou 100000 en masse) ont été élucidés par Bergeron, Dessens et Langmuir à partir des années trente. Ils font appel à des noyaux de condensation (particules de glace, noyaux de chlorure de sodium ou poussières) qui, lorsque les conditions deviennent favorables, concentrent très rapidement de l’eau du nuage au terme d’une véritable distillation. Des mécanismes mécaniques de capture de gouttes peuvent alors amplifier le phénomène de croissance des gouttes de pluie. La gamme des diamètres des gouttes de pluie (spectre) atteignant le sol va de quelques dixièmes de millimètres à un maximum de 4 à 5 millimètres.

Risque hydrologique : Probabilité de dommage occasionné aux personnes et aux biens(*) par les eaux, dans des situations d’occurrence aléatoire.

(*) "dommages aux biens" est à rapprocher des "dégâts des eaux" de la nomenclature des assurances.

Ruissellement : Circulation de l’eau qui se produit sur les versants en dehors du réseau hydrographique, que cette circulation soit connectée, ou non, à un drain permanent.

Temps de retour : Moyenne de la durée de l’intervalle séparant deux occurrences consécutives de l’événement considéré.
Inverse de la probabilité d’occurrence de l’événement considéré au cours d’une année quelconque.

Vulnérabilité hydrologique : Sensibilité d’un territoire à un aléa hydrologique. Cette sensibilité se décline en termes de dommages aux personnes et aux biens, et de perturbation de l’activité socio-économique.

Prévision des crues : La prévision des crues est une application des connaissances en météorologie, en hydrologie, et des techniques modernes de prises de données et d’informatique pour prédire l’état de cours d’eau à un temps ultérieur.

Prévention des crues : La prévention des crues est un ensemble de mesures à prendre afin d’éviter qu’une crue ne survienne. Elle consiste

  à limiter le risque, c’est la prévention proprement dite : mesures visant à prévenir un risque en supprimant ou en réduisant la probabilité d’occurrence du phénomène dangereux

  à prévoir des mesures pour combattre le sinistre si celui-ci survient, on parle également de protection : mesures visant à limiter l’étendue ou/et la gravité des conséquences d’un phénomène dangereux, sans en modifier la probabilité d’occurrence.