Les réseaux hydrographiques - Agence de l`Eau Seine Normandie

Les réseaux hydrographiques - Agence de l`Eau Seine Normandie

Chapitre
6. Les réseaux
hydrographiques
L’eau sur la Terre
1
Les réseaux hydrographiques se définissent comme
l’ensemble des cours d’eau (rivières, fleuves) présents
sur un territoire donné. En France, ils représentent une longueur
de 270 000 km, soit les deux-tiers de la distance de la Terre à la Lune.
1. La notion de bassin versant
Les fleuves grandissent au fur et à mesure qu’ils se rapprochent de la mer.
Ils se chargent de l’eau de leurs affluents, mais aussi de l’eau de pluie provenant
du ruissellement à sa surface. L’eau de pluie qui s’est infiltrée alimente les nappes
souterraines : elle est accumulée dans le sol et peut ressortir dans le réseau de
surface sous forme de sources, de résurgences, ou encore alimenter les rivières en
période de basses eaux (été).
Un bassin versant correspond au territoire dans lequel tous les écoulements des
eaux convergent vers un même point (exutoire de ce bassin). Toute goutte d’eau
qui tombe dans ce territoire, délimité par des frontières naturelles, se dirige vers le
fleuve ou ses affluents, puis vers l’aval jusqu’à l’embouchure (estuaire).
Ces frontières naturelles correspondent aux zones les plus hautes du bassin. Elles
s’appellent lignes de crêtes ou lignes de partage des eaux.
Il n’y a pas un bassin versant mais une multitude de bassins versants qui s’emboîtent
les uns dans les autres. Ainsi, le «grand» bassin versant d’un fleuve recouvre
l’ensemble des bassins versants de ses affluents.
Schéma de principe d’un bassin versant
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Chapitre
L’eau sur la Terre
1
2. Les grands fleuves français et le cas de la Seine
a) Les grands fleuves français
L’ensemble des cours d’eau en France représente une longueur totale de 270 000
kilomètres. Les quatre grands fleuves : la Garonne, la Loire, le Rhône et la Seine
collectent 63 % des eaux du pays.
Fleuve
Rhin
Longueur
en km
Débit moyen
en m3/s
Superficie du
bassin en km2
1320
2 200
225 000
1012
Loire
900
117 000
Exutoire
Pays traversés
Mer du Nord
(delta Rhin/Meuse)
France, Suisse,
Liechtenstein, Autriche,
Allemagne et Pays-Bas
Océan Atlantique
France
(Saint-Nazaire)
950
Meuse
400
812
Rhône
1700
36 000
95 500
Mer du Nord
(delta Rhin/Meuse)
France, Belgique et
Pays-Bas
Mer Méditerranée
France et Suisse
(delta de Camargue)
776
Seine
480
76 500
Manche
France
(Le Havre)
647
Garonne
630
55 000
Océan Atlantique
(Estuaire de la Gironde)
430
Escaut
100
21 860
Mer du Nord
France et
Espagne
France, Belgique et
Pays-Bas
b) Le cas de la Seine
Le bassin Seine-Normandie (voir chapitre 4, page 90), regroupe deux entités : le
bassin de la Seine et les fleuves côtiers normands.
Le bassin de la Seine
0
30
60
90
Km
120
28
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Chapitre
1
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L’eau sur la Terre
Les fleuves côtiers normands
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SEINE-MARITIME
76
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LE HAVRE
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61
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20
40
60
Km
80
Le bassin Seine-Normandie couvre environ 97 000 km2, soit 18 % du territoire français.
Il regroupe le bassin de la Seine (75 000 km2) et les bassins des petits fleuves côtiers
normands (22 000 km2), soit au total 70 000 km de cours d’eau. Il forme un ensemble
cohérent, réputé pour son climat tempéré et sa pluviométrie modérée (moins de
750 mm de pluviométrie annuelle).
Le bassin possède 3 650 zones naturelles d’intérêt écologique, faunistique et
floristique (ZNIEFF), qui recouvrent 26 500 km2. Les zones humides occupent à l’heure
actuelle 5,9% du bassin (5592 km2) et on estime à 60 % leur disparition par rapport
aux zones potentiellement humides du bassin. Elles jouent pourtant un rôle essentiel
dans le fonctionnement des milieux aquatiques
et leur régression est imputable aux activités
humaines, en particulier dans les vallées
alluviales.
Géologiquement, le bassin de la Seine et des
cours d’eau côtiers normands occupe une large
partie du bassin sédimentaire de Paris. Il est
souvent comparé à un empilement «d’assiettes
creuses», les couches les plus récentes
affleurant en zone centrale, les plus anciennes
L’estuaire de la Seine
à la périphérie, bordées par les terrains
anciens du socle.
Cette structure géologique en couches entraîne l’existence d’un grand nombre
d’aquifères de taille et de structures très variables, parmi lesquels on dénombre
une dizaine de nappes d’eau souterraines d’enjeu stratégique vis à vis de différentes
activités et en premier lieu pour l’alimentation en eau potable.
La Seine («Sequana» pour César, «Sekoanas» pour Ptolémée, «Séquoine» puis «Saine» au
XVIème devenue Seine par une bizarre coquetterie linguistique) prend sa source sur le plateau
de Langres, en Bourgogne, à 435 mètres d’altitude. Elle se jette dans la Manche entre Le Havre et
Honfleur, après avoir parcouru 780 km.
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Chapitre
L’eau sur la Terre
1
3. Le débit des cours d’eau
Le débit d’un cours d’eau est le volume d’eau qui s’écoule à travers une section
(surface transversale) de ce cours d’eau en un temps donné. Il est généralement
exprimé en m3 par seconde. Rappelons qu’un mètre cube correspond à 1 000 litres
(pour les petits cours d’eau, il est exprimé en litres par seconde).
Il ne faut pas confondre débit et vitesse du courant. Le débit est le produit de la
section du cours d’eau par la vitesse du courant (s x v) soit m2 x m/s = m3 /s.
Le débit d’un cours d’eau varie selon les moments de l’année et d’un point à un autre.
Au moment des hautes eaux, les débits sont forts (crues) et au moment des basses
eaux les débits sont faibles (étiage). Le débit moyen d’un cours d’eau est la moyenne
de plusieurs années de débits mesurés en un point donné. En règle générale, si le
lieu n’est pas précisé, il s’agit du débit moyen mesuré à l’embouchure.
Voici quelques exemples de débits de fleuves dans le monde :
Amazone
180 000 m3/s
3
Congo
40 000 m /s
Mississipi
18 000 m3/s
Volga
7 300 m3/s
Danube
6 500 m3/s
Rhône
1 700 m3/s
Loire
900 m3/s
Seine
480 m3/s
Garonne
630 m3/s
Dans les régions tempérées ou froides, les cours
d’eau connaissent en général leurs plus fortes
eaux en hiver, quand la pluviosité est importante
et l’évaporation faible, et/ou au printemps lors de
la fonte des neiges.
Les rivières situées sur des sous-sols perméables, où l’eau de pluie s’infiltre facilement, ont un
débit plus régulier car les nappes continuent à
les alimenter durant l’été même en l’absence de
pluie. Ce sont par exemple les rivières du bassin
parisien, situées en milieu calcaire.
Le débit de la Seine
La Seine a depuis longtemps été aménagée pour la navigation par la construction
de barrages, de digues et d’écluses. Des lacs-réservoirs aménagés en amont de
Paris sur l’Yonne (Pannecière dans le département de la Nièvre - 1949), la Seine
(Lac d’Orient dans le département de l’Aube - 1966), la Marne (Lac du Der Chantecoq dans les départements de la Marne et de la Haute-Marne - 1974) et l’Aube
(bassins de l’Amance et du Temple dans le département de l’Aube -1990) permettent
de réguler son débit en modérant les crues et en renforçant
le débit l’été. Pourtant, des variations existent encore.
En hiver, le débit de la Seine à Paris peut dépasser 1000
m3 /s (2 400 m3 /s en 1910) alors qu’en été il avoisine les
100 m3. Les fluctuations entre l’année la plus sèche et
l’année la plus humide connues en 75 ans peuvent être
importantes : de l’ordre de 1 à 5.
La Seine à Paris
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Chapitre
L’eau sur la Terre
1
4. Le phénomène des inondations
La crue est une forte augmentation du débit de la rivière. On appelle inondation le
débordement qui en résulte. Le terme inondation désigne une submersion, rapide ou
lente, d’une zone habituellement hors d’eau. C’est un phénomène naturel, qui ne peut
être évité.
a) On distingue deux types d’inondations
1 - les inondations rapides
• Inondations sur des pentes fortes et/ou vallées étroites
Elles correspondent à des crues dont le temps de concentration est par convention
inférieur à 12 heures. Elles se forment lors d’averses intenses à caractère
orageux et localisé, sur des pentes fortes et/ou des vallées étroites sans
possibilité de stockage d’eau temporaire (laminage de crue). Elles peuvent être
observées sur le bassin Seine-Normandie dans le Morvan sur l’Armançon, la
Cure, l’Yonne et le Serein, et sur des petits cours d’eau tels que le Grand Morin,
la Mauldre ou l’Epte.
• Inondations par ruissellement pluvial
Des précipitations intenses, sous forme d’averses violentes localisées, génèrent
des eaux de ruissellement qui peuvent entraîner des inondations. Ce phénomène
est aggravé par l’imperméabilisation du sol provoquée par des aménagements
urbains (bâtiments, voiries, parkings, etc.) et par les pratiques culturales qui
limitent l’infiltration des précipitations dans le sol.
En milieu urbain, ceci occasionne souvent la saturation et le refoulement du
réseau d’assainissement des eaux pluviales. Il en résulte des écoulements plus
ou moins importants et souvent rapides dans les rues. En milieu rural, ceci
occasionne l’érosion des sols pouvant provoquer des coulées boueuses, comme
par exemple en Haute-Normandie.
Ce type d’inondation par ruissellement pluvial est relativement fréquent en Ilede-France ; l’ensemble des communes ont fait l’objet d’au moins un arrêté de
catastrophe naturelle depuis 1983 (en moyenne 6 en Seine-Saint-Denis).
2 - les inondations lentes (inondations de plaines)
Les inondations de plaine apparaissent après une succession d’épisodes pluvieux de
longue durée sur un bassin versant, lorsque les débits des cours d’eau sont soutenus
et les sols saturés.
Leur dynamique lente peut durer plusieurs semaines.
Une rivière a toujours deux lits :
• le lit mineur, où les eaux s’écoulent en temps ordinaire,
• le lit majeur, fond de vallée situé de part et d’autre du lit mineur, sur une distance très variable
qui va de quelques mètres à plusieurs kilomètres.
Sa limite est celle des inondations exceptionnelles (zones d’expansion des crues). Le lit majeur fait
partie intégrante de la rivière. En s’y implantant, on s’installe donc dans la rivière elle-même.
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Chapitre
L’eau sur la Terre
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• Inondations de plaine par
débordement de cours d’eau
Elles se produisent lorsque la rivière
sort lentement de son lit mineur et
inonde la plaine pendant une période
relativement longue.
La rivière occupe alors son lit majeur.
Les têtes de bassin réagissent en 6 à 24 heures à un passage pluvieux actif.
Les ondes de crue générées se propagent ensuite en 4 jours de Joigny (Yonne), Pontsur-Seine ou Châlons-sur-Marne à Paris.
• Inondations de plaine par remontée de la nappe phréatique
Après une ou plusieurs années humides, il arrive que la nappe affleure et qu’une
inondation se produise : on parle d’inondation par remontée de nappe phréatique. Ce
phénomène concerne particulièrement les terrains plats. L’intensité de l’inondation
dépend de la quantité de précipitations, de la morphologie du cours d’eau et des
caractéristiques physiques du bassin (géologie, digues, barrages, villes, obstacles
à l’écoulement des eaux…). Ce phénomène naturel est prévisible dans son intensité
mais il est plus ou moins difficile de connaître le moment où il surviendra. On peut
cependant déterminer les terrains qui risquent d’être inondés : il s’agit du lit majeur
du cours d’eau.
• Cas particulier : inondations en zone littorale
Les inondations dans les estuaires peuvent être dues à la conjonction d’une crue de
fleuve, de fortes marées et de situations dépressionnaires (tempêtes). Des inondations
par submersion temporaire de la zone côtière par la mer, dans des conditions météorologiques et marégraphiques sévères, peuvent également survenir.
b) Les risques liés aux inondations
Les inondations de faible ampleur sont bénéfiques aux milieux naturels : elles
favorisent la recharge des nappes aquifères, l’enrichissement des espèces animales
et végétales et permettent le transport des
sédiments nécessaires à la dynamique du cours
d’eau. Certaines espèces de poissons comme le
brochet se reproduisent en zone inondable.
Les conséquences sur les activités humaines
dépendent de l’ampleur de la crue (durée de
submersion, hauteurs d’eau et vitesses d’écoulement) et de leur situation en zone inondable
(mode d’occupation des sols).
Crue de la Seine à Paris en janvier 1982
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Chapitre
L’eau sur la Terre
1
La vulnérabilité des personnes et des biens
a largement augmenté avec l’urbanisation en
zone inondable, la modification des conditions
d’écoulement des cours d’eau ou des nappes
(endiguements, recalibrages, remblaiements…)
et l’imperméabilisation des sols (surfaces
bétonnées notamment).
De plus, les crues peuvent engendrer des
pollutions importantes des cours d’eau par
des déversements de produits industriels et
toxiques entreposés à proximité du lit mineur ou
des rejets d’eaux usées et non traitées.
La Seine en crue à Villeneuve-le-Roi
Les ouvrages de protection créent un sentiment de fausse sécurité car, lors
d’évènements exceptionnels, leur efficacité s’avère insuffisante : le risque zéro
n’existe pas. Par exemple, malgré les quatre grands barrages construits en amont
de l’agglomération de l’Ile-de-France, pour notamment la protection contre les
crues, les conséquences d’une crue exceptionnelle comme en 1910 seraient bien
plus importantes à l’heure actuelle car les réseaux urbains se sont fortement développés (électricité, transport, télécommunication, assainissement, eau potable, etc.)
et sont devenus interdépendants. Leur vulnérabilité s’est accentuée avec leur
enfouissement progressif durant le XXe siècle.
Les inondations représentent chaque année la moitié des catastrophes naturelles
mondiales. Elles touchent près de 200 millions de personnes en moyenne et font
20 000 victimes, soit 40 % des accidents mortels dus aux catastrophes naturelles
dans le monde. Ces crues peuvent se former à la suite de phénomènes climatiques
cycliques comme la mousson en Asie, la fonte des glaciers, ou ponctuels comme la
formation des cyclones.
La prévention du risque d’inondation doit être cohérente à l’échelle d’un bassin
versant et intégrer l’ensemble des composantes suivantes :
• évaluation du risque par des études,
• information et sensibilisation préventives auprès des populations,
• réduction de la vulnérabilité des personnes et des biens exposés au risque, le
plus simple consistant à les implanter hors de la zone inondable,
• préservation des zones naturelles d’expansion des crues,
• limitation du ruissellement (végétalisation des toitures, parkings non bétonnés,
aménagement de haies, couverture végétale des sols agricoles en hiver…),
• urbanisation raisonnée avec une réglementation de l’occupation du sol,
• entretien des cours d’eau.
La prévention est plus efficace que les protections mises en place après une crise
car elles peuvent aggraver la situation en amont et en aval de la zone protégée et
pénaliser les milieux aquatiques.
Pour en savoir plus :
• http://www.iffo-rme.fr
• http://www.besafenet.org
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Chapitre
L’eau sur la Terre
1
5. Les grands fleuves du monde
Longueur (km)
Superficie
bassin (km2)
Débit à l’embouchure
(m3/s)
Se jette dans
Nil
6 650
3 400 000
2 830
Méditerranée
Amazone
6 400
6 950 000
180 000
Océan Atlantique
Yangzi Jiang
6 300
1 800 000
31 900
Mer de Chine
Mékong
4 425
795 000
16 000
Mer de Chine
Lena
4 400
2 490 000
16 300
Océan Arctique
Congo
4 370
3 450 000
40 000
Océan Atlantique
Amour
4 354
1 930 000
11 000
Océan Pacifique
Niger
4 184
2 262 000
6 000
Océan Atlantique
Parana
4 099
2 583 000
16 800
Atlantique
Ienissei
4 093
2 620 000
19 800
Océan Arctique
12 600
Océan Atlantique
Saint-Laurent
4000 (y compris
1 610 000
Grands Lacs)
(y compris
1140
Grands Lacs)
(hors Grands Lacs)
Mississipi
3 780
3 238 000
18 000
Golfe du
Mexique
Volga
3 700
1 350 000
7 300
Mer Caspienne
Ob
3 650
2 975 000
12 760
Océan Arctique
Danube
2 900
805 000
6 500
Mer Noire
Gange
2 510
900 000
14 270
Golfe du
Bengale
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Chapitre
L’eau sur la Terre
1
Le Nil
Source : le Burundi
Embouchure : Delta
en Méditerranée
Longueur : 6 650 km
Débit : 2 830 m3/s
C’est le plus long fleuve du monde. Les Egyptiens l’utilisaient autrefois pour transporter
les pierres des pyramides. Pour maîtriser les crues du fleuve, augmenter les surfaces
cultivables et développer la production de poissons, on a construit sur le Nil le barrage
d’Assouan, qui a formé le lac Nasser. La capitale de l’Egypte, le Caire, se situe sur le
delta du Nil. C’est le plus long fleuve du monde.
L’Amazone
Source : les Andes
Embouchure : Océan
Atlantique
Longueur : 6 400 km
Débit : 180 000 m3 /s
Son débit est le plus important du monde. Son bassin s’étend sur un territoire grand
comme treize fois la France. Elle mesure 10 km de large à son embouchure, reçoit environ
un millier d’affluents et contient 15 % des ressources mondiales d’eau douce. L’Amazone
est caractérisée par l’ampleur et le nombre de ses méandres. Elle se situe dans une
région très pluvieuse.
Elle traverse l’Amazonie, forêt équatoriale aussi appelée Enfer Vert ou encore Poumon
de la planète ; y subsistent quelques tribus indiennes vivant de chasse et cueillette.
Le Yangzi-Jiang (Yang-Tseu-Kiang ou Fleuve Bleu)
Source : Tibet
Embouchure : Mer de
Chine
Longueur : 6 300 km
Débit : 32 000 m3 /s
C’est le plus long fleuve d’Asie et le troisième plus long fleuve du monde après l’Amazone et le Nil. Il prend sa source dans les glaciers des monts Tanggula au Tibet et reçoit
les eaux de plus de 700 affluents. Il traverse les agglomérations de Chongqing, Nankin
et Shanghai.
C’est sur ce fleuve qu’a été aménagée l’installation hydro-électrique la plus puissante
du monde : le barrage des Trois-Gorges.
Le Congo
Source : les montagnes
du grand rift est-africain
Embouchure : Océan
Atlantique
Longueur : 4 370 km
C’est le deuxième plus long fleuve d’Afrique après le Nil, et le deuxième fleuve du monde
après l’Amazone pour le débit. Il traverse la deuxième plus grande forêt tropicale
humide de la planète et représente la moitié des eaux africaines déversées dans l’océan
Atlantique. Son débit est stable car il a toujours au moins un ses affluents qui connait
une saison des pluies.
Débit : 40 000 m3 /s
Le Mississipi
Source : Minnesota 480 m
(nord des Etats-Unis)
Embouchure : le golfe du
Mexique (Océan Atlantique)
Longueur : 3 780 km
Le Mississipi irrigue 40 % du territoire des Etats-Unis. Il charrie une quantité énorme
de sédiments arrachés au sol des plaines qu’il traverse et en déverse dans la mer
chaque jour en moyenne deux millions de tonnes. Le Mississipi a été et reste une voie
d’eau fondamentale pour l’économie américaine.
Débit : 18 000 m3 /s
Le Danube
Source : Allemagne
Embouchure : Mer Noire
Longueur : 2 900 km
Débit : 6 500 m3 /s
Le Danube est le plus long fleuve d’Europe. Il est très utilisé pour l’hydro-électricité :
en Allemagne une vingtaine de centrales ont été construites. Pour irriguer les terres et
pour la navigation à certains endroits, il est relié au Rhin et à l’Oder par l’Europa-kanal.
Il a eu un rôle historique important (limite de l’empire romain, frontière naturelle entre
Etats).
Le Gange
Source : l’Himalaya
(vers 4 200 m)
Embouchure : le golfe
du Bengale
Le Gange est formé par la réunion de plusieurs torrents alimentés par les neiges et
les glaciers de l’Himalaya. C’est le fleuve le plus pollué du monde. Beaucoup de gens
meurent car ils boivent son eau qui, pour eux, est sacrée. Les Hindous croient que ce
fleuve les guérit des maladies, c’est le lieu sacré de leur religion.
Longueur : 2 510 km
Débit : 14 000 m3 /s
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