BASSINS VERSANTS EXPERIMENTAUX EN REGION PROVENÇALE

B A N S P O H T S SOLIDES

ENTAT1QN

CONSEIL REGIONALPROVENCE .ALPES.COTE D'AZUR

MINISTERE DELARECHERCHE ET DE LA TECHNOLOGIE

AGENCE SPATIALE EUROPEENNE

BASSINS VERSANTS EXPERIMENTAUXEN REGION PROVENÇALE

CADRE GENERAL ET EQUIPEMENTS DEMESURE ET DE TELE-TRANSMISSION DE DONNEES

J3 T R , G .7 6. JAN. 1935

BIBLIOTHÈQUE

BUREAU DE RECHERCHES GEOLOGIQUES ET MINIERES

SERVICE GEOLOGIQUE NATIONAL

Département EAU

ATELIER "EROSION-TRANSPORTS SOLIDES-SEDIMENTATION"

SERVICE GEOLOGIQUE REGIONAL PROVENCb ALPES COTE D'AZUR

• 85 AGI 602 PAC

CONSEIL REGIONALPROVENCE. ALPES. COTE D'AZUR

MINISTERE DE LARECHERCHE ET DE LA TECHNOLOGIE


BASSINS VERSANTS EXPERIMENTAUX

EN REGION PROVENÇALE

CADRE GENERAL ET EQUIPEMENTS DE

MESURE ET DE TELETRANSMISSION DE DONNEES

par

P. DESHONS , R.E. QUELENNEC, J. ROUIRE



Département EAU

ATELIER "EROSION -TRANSPORTS SOLIDES .SEDIMENTATION "

SERVICE GEOLOGIQUE REGIONAL PROVENCE ALPES COTE D'AZUR

Domaine de Luminy. R" Léon Lachamp 13009 Marseille

Tél. (91) 41.24.46. . Telex. BRGM 401 585 F

85 AGI 002 PAC Janvier 1985

CONSEIL REGIONALPROVENCE. ALPES. COTE D'AZUR

MINISTERE DE LARECHERCHE ET DE LA TECHNOLOGIE


BASSINS VERSANTS EXPERIMENTAUX

EN REGION PROVENÇALE

CADRE GENERAL ET EQUIPEMENTS DE

MESURE ET DE TELETRANSMISSION DE DONNEES

par

P. DESHONS , R.E. QUELENNEC, J. ROUIRE



Département EAU

ATELIER "EROSION -TRANSPORTS SOLIDES .SEDIMENTATION "

SERVICE GEOLOGIQUE REGIONAL PROVENCE ALPES COTE D'AZUR

Domaine de Luminy. R" Léon Lachamp 13009 Marseille

Tél. (91) 41.24.46. . Telex. BRGM 401 585 F


CONSEIL REGIONAL MINISTERE DE LA

PROVENCE-ALPES-COTE D 'AZUR RECHERCHE ET DE LA TECHNOLOGIE


* **

BASSINS VERSANTS EXPERIMENTAUX EN REGION PROVENÇALE

Cadre général et équipements de

mesure et de télé-transmission de donnéespar

P. DESHONS, R.E. QUéLENNEC, J. ROUIRE


RESUME

Après avoir rappelé la genèse, les objectifs et les soutiensaccordés en 1983 et 1984 au projet pilote de recherche conduit par le Grouped'études BRGM/ORSTOM, le rapport de l'Atelier E.T. S. du B.R.G.M. présenteles principales caractéristiques de la situation et du contexte géologique,géomorphologique et ciimatoiogique des bassins expérimentaux.

Situés dans la région de Sisteron, dans le haut bassin de laDurance, les 4 bassins versants équipés en 1984 ont une superficie de2 à 450 ha et se trouvent essentiellement dans la série marneuse carac¬téristique des Terres Noires, à une altitude variant entre 700 et 1500 m.

Des premières études en cours, effectuées par l'Atelier E.T. S.,il ressort notamment que le processus d'altération des formations super¬ficielles marneuses, sous l'influence des alternances gel dégel, constitueun des facteurs conditionnels importants de l'érosion hydrique des versantsdénudés des bad-lands, laquelle doit se produire dès la période pluvieusedu printemps qui suit la longue période (novembre-mars) de gel plus oumoins intense du sol dans la région d'étude.

Le rapport décrit les équipements originaux de mesures in situdes paramètres hydro-climatologiques, installés en 1984 sur les bassins,ainsi que le système de télé- transmiss ion de données par satellite METEOSATdont les éléments commandés et en cours de réalisation, seront installéset testés au 1er trimestre 1985. La station de réception directe des donnéessituée au BRGM à Marseille/Luminy , devrait également servir de supportau développement progressif, en 1985, de nouvelles activités régionale enmatière de télé-transmission de données.

Le rapport s'achève par une présentation, pour discussion, desopérations prioritaires qu'il apparaît souhaitable de poursuivre oud'engager en 1985, et par le rappel, également, des actions de coopéra¬tion régionales, nationales et internationales initiées en 1984 par leGroupe d'études et qu'il semble utile de renforcer au cours des années àvenir.

CONSEIL REGIONAL MINISTERE DE LA

PROVENCE-ALPES-COTE D 'AZUR RECHERCHE ET DE LA TECHNOLOGIE


* **

BASSINS VERSANTS EXPERIMENTAUX EN REGION PROVENÇALE

Cadre général et équipements de

mesure et de télé-transmission de donnéespar

P. DESHONS, R.E. QUéLENNEC, J. ROUIRE


RESUME

Après avoir rappelé la genèse, les objectifs et les soutiensaccordés en 1983 et 1984 au projet pilote de recherche conduit par le Grouped'études BRGM/ORSTOM, le rapport de l'Atelier E.T. S. du B.R.G.M. présenteles principales caractéristiques de la situation et du contexte géologique,géomorphologique et ciimatoiogique des bassins expérimentaux.

Situés dans la région de Sisteron, dans le haut bassin de laDurance, les 4 bassins versants équipés en 1984 ont une superficie de2 à 450 ha et se trouvent essentiellement dans la série marneuse carac¬téristique des Terres Noires, à une altitude variant entre 700 et 1500 m.

Des premières études en cours, effectuées par l'Atelier E.T. S.,il ressort notamment que le processus d'altération des formations super¬ficielles marneuses, sous l'influence des alternances gel dégel, constitueun des facteurs conditionnels importants de l'érosion hydrique des versantsdénudés des bad-lands, laquelle doit se produire dès la période pluvieusedu printemps qui suit la longue période (novembre-mars) de gel plus oumoins intense du sol dans la région d'étude.

Le rapport décrit les équipements originaux de mesures in situdes paramètres hydro-climatologiques, installés en 1984 sur les bassins,ainsi que le système de télé- transmiss ion de données par satellite METEOSATdont les éléments commandés et en cours de réalisation, seront installéset testés au 1er trimestre 1985. La station de réception directe des donnéessituée au BRGM à Marseille/Luminy , devrait également servir de supportau développement progressif, en 1985, de nouvelles activités régionale enmatière de télé-transmission de données.

Le rapport s'achève par une présentation, pour discussion, desopérations prioritaires qu'il apparaît souhaitable de poursuivre oud'engager en 1985, et par le rappel, également, des actions de coopéra¬tion régionales, nationales et internationales initiées en 1984 par leGroupe d'études et qu'il semble utile de renforcer au cours des années àvenir.

INTRODUCTION 1

1. SITUATION GEOGRAPHIQUE DES BASSINS VERSANTS EXPERINENTAUX 3

2. CADRE GEOLOGIQUE REGIONAL 6

2.1. MATERIEL GEOLOGIQUE 6

2.2. STRUCTURE GEOLOGIQUE 8

2.3. CARACTERISTIQUES DES "TERRES NOIRES" 9

3. CADRE CLIMATOLOGIQUE REGIONAL 13

3.1. PLUVIOMETRIE ANNUELLE ET MENSUELLE HOYENNE 13

3.2. PRECIPITATIONS NEIGEUSES ET PERIODES DE GEL 19

3.3. PRECIPITATIONS MAXIMALES MENSUELLES ET JOURNALIERES 21

3.4. CONCLUSIONS PRELIMINAIRES SUR LES PERIODES D'ALTERATION ET

D'EROSION DES MARNES 25

4. CARACTERISTIQUES DES BASSINS VERSANTS EXPERINENTAUX 26

5. EQUIPEMENTS DES BASSINS VERSANTS EXPERINENTAUX 28

5.1. APPAREILLAGE HYDRO-METEOROLOGIQUE 28

5.1.1. LES PLUVIOGRAPHES 28

5.1.2. LES LIMNIGRAPHES 29

5.2. TARAGE DES STATIONS LIMNIGRAPHIQUES 31

5.3. MESURE DE L'EROSION ET DES TRANSPORTS SOLIDES 32

5.3.1. LES FOSSES A SEDIMENTS 32

5.3.2. LESPRELEVEURSDE MATIERES EN SUSPENSION ( MES) 32

5.3.3. SUIVI TOPOGRAPHIQUE ET GEOTECHNIQUE DE L'EROSION DES SOLS 33

6. SYSTEMES DE TRANSMISSION DES DONNEES PAR SATELLITE 35

6.1. CHOIX DU SYSTEME DE TELE-TRANSMISSION DE DONNEES 35

6.2. SATELLITES GEOSTATIONNAIRES ET SATELLITES A ORBITE BASSE 36

6.2.1. SATELLITES GEOSTATIONNAIRES 37

6.2.2. SATELLITES A ORBITE BASSE 38

6.2.3. INTERET COMPARATIF DES SYSTEMES METEOSAT ET ARGOS

POUR LE PROJET 40

6.3. EQUIPEMENTS DE TELE-TRANSMISSION METEOSAT OU PROJET 42

6.3.1. PLATE-FORME DE COLLECTE DE DONNEES (DCP) 42

6.3.2. BALISES ET ANTENNES D'EMISSION METEOSAT 43

6.3.3. LA STATION ET L'ANTENNE DE RECEPTION METEOSAT 45

INTRODUCTION 1

1. SITUATION GEOGRAPHIQUE DES BASSINS VERSANTS EXPERINENTAUX 3

2. CADRE GEOLOGIQUE REGIONAL 6

2.1. MATERIEL GEOLOGIQUE 6

2.2. STRUCTURE GEOLOGIQUE 8

2.3. CARACTERISTIQUES DES "TERRES NOIRES" 9

3. CADRE CLIMATOLOGIQUE REGIONAL 13

3.1. PLUVIOMETRIE ANNUELLE ET MENSUELLE HOYENNE 13

3.2. PRECIPITATIONS NEIGEUSES ET PERIODES DE GEL 19

3.3. PRECIPITATIONS MAXIMALES MENSUELLES ET JOURNALIERES 21


D'EROSION DES MARNES 25

4. CARACTERISTIQUES DES BASSINS VERSANTS EXPERINENTAUX 26

5. EQUIPEMENTS DES BASSINS VERSANTS EXPERINENTAUX 28

5.1. APPAREILLAGE HYDRO-METEOROLOGIQUE 28

5.1.1. LES PLUVIOGRAPHES 28

5.1.2. LES LIMNIGRAPHES 29

5.2. TARAGE DES STATIONS LIMNIGRAPHIQUES 31

5.3. MESURE DE L'EROSION ET DES TRANSPORTS SOLIDES 32

5.3.1. LES FOSSES A SEDIMENTS 32

5.3.2. LESPRELEVEURSDE MATIERES EN SUSPENSION ( MES) 32

5.3.3. SUIVI TOPOGRAPHIQUE ET GEOTECHNIQUE DE L'EROSION DES SOLS 33

6. SYSTEMES DE TRANSMISSION DES DONNEES PAR SATELLITE 35

6.1. CHOIX DU SYSTEME DE TELE-TRANSMISSION DE DONNEES 35

6.2. SATELLITES GEOSTATIONNAIRES ET SATELLITES A ORBITE BASSE 36

6.2.1. SATELLITES GEOSTATIONNAIRES 37

6.2.2. SATELLITES A ORBITE BASSE 38

6.2.3. INTERET COMPARATIF DES SYSTEMES METEOSAT ET ARGOS

POUR LE PROJET 40

6.3. EQUIPEMENTS DE TELE-TRANSMISSION METEOSAT OU PROJET 42

6.3.1. PLATE-FORME DE COLLECTE DE DONNEES (DCP) 42

6.3.2. BALISES ET ANTENNES D'EMISSION METEOSAT 43

6.3.3. LA STATION ET L'ANTENNE DE RECEPTION METEOSAT 45

Page n'

7. OPERATIONS PRIORITAIRES PROPOSEES POUR 1985 48

7.1. POURSUITE DES OPERATIONS SUR LES QUATRE BASSINS VERSANTS

EXPERIMENTAUX 48

7.1.1. EQUIPEMENTS COMPLEMENTAIRES DES BASSINS

EXPERIMENTAUX 49

7.1.2. MESURES ET ANALYSES DE LABORATOIRE 49

7.1.3. EQUIPEMENTS DE TELE-TRANSMISSION DE DONNEES 49

7.2. COOPERATION SCIENTIFIQUE ET TECHNIQUE AU NIVEAU REGIONAL,

NATIONAL ET INTERNATIONAL 50

7.2.1. COOPERATION REGIONALE 50

7.2.2. COOPERATION NATIONALE 50

7.2.3. COOPERATION INTERNATIONALE 51

7.3. AUTRES DEVELOPPEMENTS POSSIBLES DU PROJET DE RECHERCHE

EN 1985 51

LISTE DE REFERENCES

Page n'

7. OPERATIONS PRIORITAIRES PROPOSEES POUR 1985 48

7.1. POURSUITE DES OPERATIONS SUR LES QUATRE BASSINS VERSANTS

EXPERIMENTAUX 48

7.1.1. EQUIPEMENTS COMPLEMENTAIRES DES BASSINS

EXPERIMENTAUX 49

7.1.2. MESURES ET ANALYSES DE LABORATOIRE 49

7.1.3. EQUIPEMENTS DE TELE-TRANSMISSION DE DONNEES 49

7.2. COOPERATION SCIENTIFIQUE ET TECHNIQUE AU NIVEAU REGIONAL,

NATIONAL ET INTERNATIONAL 50

7.2.1. COOPERATION REGIONALE 50

7.2.2. COOPERATION NATIONALE 50

7.2.3. COOPERATION INTERNATIONALE 51

7.3. AUTRES DEVELOPPEMENTS POSSIBLES DU PROJET DE RECHERCHE

EN 1985 51

LISTE DE REFERENCES

LISTE DES FIGURES

Page n°

FIG. 1 - SITUATION DES BASSINS VERSANTS EXPERIMENTAUX

DANS LA REGION P. A.C. A. 4

FIG. 2 - SITUATION DES BASSINS VERSANTS EXPERIMENTAUX 5

FIG. 3 - CADRE GEOLOGIQUE DES BASSINS VERSANTS EXPERIMENTAUX 7

FIG. 4 - COUPE N-S DANS LE S.E. DES BARONNIES 8

FIG. 5 - SUBDIVISIONS STRATIGRAPHIQUES DES TERRES NOIRES DE

LARAGNE (d'après Ph. ARTRU) 10

FIG. 6 - DIAGRAMME QUARTZ-ARGILES-CARBONATES ETABLI A PARTIR OE

140 ECHANTILLONS DE TERRES NOIRES DU BASSIN DE LARAGNE

(d'après Ph. ASTRUC) 11

FIG. 7 -RESEAU PLUVIOMETRIQUE 15

FIG. 8 - ISOHYETES MOYENNES ANNUELLES (1951-1980) 17

FIG. 9 - PLUVIOMETRIE MOYENNE A LA STATION OE LARAGNE-MONTEGLIN

(1951-1980) 18

FIG. 10 - NOMBRE MOYEN DE JOURS AVEC CHUTES DE NEIGE (1951-1980) 18

FIG. 11 - NOHBRE MOYEN MENSUEL DE JOURS DE GELEE - STATION DE

LARAGNE HONTEGLIN (1951-1980) 20

FIG. 12 - DISTRIBUTION DES PLUIES JOURNALIERES MAXIMALES A

LARAGNE (1951-1980) - HAI/JUIN 22

FIG. 13 - DISTRIBUTION DES PLUIES JOURNALIERES HAXIHALES A

LARAGNE (1951-1980) - JUILLET/AOUT 23


LARAGNE (1951-1980) - SEPTEMBRE A NOVEMBRE 24

FIG. 15 - PLUVIOGRAPHE ENREGISTREUR (OEDIPE) 29

FIG. 16 - SYSTEME D'ENREGISTREMENT LIHNIMETRIQUE CHLOE 30

FIG. 17 - SONDE SPl 30

FIG. 18 - SCHEMA D'UNE POINTE-REPERE 33

FIG. 19 - SYSTEMES DE TRANSMISSION DES DONNEES PAR SATELLITE 36

FIG. 20 - SATELLITES GEOSTATIONNAIRES ET ZONES OE COUVERTURE 37

FIG. 21 - EMISSION ET RECEPTION PAR LE SYSTEME ARGOS 39

FIG. 22 - ENSEHBLE STANDARD BALISE D'EMISSION METEOSAT AVEC ANTENNE

DIRECTIONNELLE ET CAPTEURS METEOROLOGIQUES DE MESURE,

d'après document Mc MICHAEL (U.K.) 44

FIG. 23 - SYSTEME DE TELE-TRANSMISSION DES DONNEES via METEOSAT 45

FIG. 24 - IMAGE METEOSAT EN LUMIERE VISIBLE 46

LISTE DES ANNEXES

ANNEXE 1 - ISOHYETES MOYENNES MENSUELLES (1951-1980)

ANNEXE 2 - PLANCHES PHOTOGRAPHIQUES

LISTE DES FIGURES

Page n°

FIG. 1 - SITUATION DES BASSINS VERSANTS EXPERIMENTAUX

DANS LA REGION P. A.C. A. 4

FIG. 2 - SITUATION DES BASSINS VERSANTS EXPERIMENTAUX 5

FIG. 3 - CADRE GEOLOGIQUE DES BASSINS VERSANTS EXPERIMENTAUX 7

FIG. 4 - COUPE N-S DANS LE S.E. DES BARONNIES 8

FIG. 5 - SUBDIVISIONS STRATIGRAPHIQUES DES TERRES NOIRES DE

LARAGNE (d'après Ph. ARTRU) 10

FIG. 6 - DIAGRAMME QUARTZ-ARGILES-CARBONATES ETABLI A PARTIR OE

140 ECHANTILLONS DE TERRES NOIRES DU BASSIN DE LARAGNE

(d'après Ph. ASTRUC) 11

FIG. 7 -RESEAU PLUVIOMETRIQUE 15

FIG. 8 - ISOHYETES MOYENNES ANNUELLES (1951-1980) 17

FIG. 9 - PLUVIOMETRIE MOYENNE A LA STATION OE LARAGNE-MONTEGLIN

(1951-1980) 18

FIG. 10 - NOMBRE MOYEN DE JOURS AVEC CHUTES DE NEIGE (1951-1980) 18

FIG. 11 - NOHBRE MOYEN MENSUEL DE JOURS DE GELEE - STATION DE

LARAGNE HONTEGLIN (1951-1980) 20

FIG. 12 - DISTRIBUTION DES PLUIES JOURNALIERES MAXIMALES A

LARAGNE (1951-1980) - HAI/JUIN 22


LARAGNE (1951-1980) - JUILLET/AOUT 23


LARAGNE (1951-1980) - SEPTEMBRE A NOVEMBRE 24

FIG. 15 - PLUVIOGRAPHE ENREGISTREUR (OEDIPE) 29

FIG. 16 - SYSTEME D'ENREGISTREMENT LIHNIMETRIQUE CHLOE 30

FIG. 17 - SONDE SPl 30

FIG. 18 - SCHEMA D'UNE POINTE-REPERE 33

FIG. 19 - SYSTEMES DE TRANSMISSION DES DONNEES PAR SATELLITE 36

FIG. 20 - SATELLITES GEOSTATIONNAIRES ET ZONES OE COUVERTURE 37

FIG. 21 - EMISSION ET RECEPTION PAR LE SYSTEME ARGOS 39

FIG. 22 - ENSEHBLE STANDARD BALISE D'EMISSION METEOSAT AVEC ANTENNE

DIRECTIONNELLE ET CAPTEURS METEOROLOGIQUES DE MESURE,

d'après document Mc MICHAEL (U.K.) 44

FIG. 23 - SYSTEME DE TELE-TRANSMISSION DES DONNEES via METEOSAT 45

FIG. 24 - IMAGE METEOSAT EN LUMIERE VISIBLE 46

LISTE DES ANNEXES

ANNEXE 1 - ISOHYETES MOYENNES MENSUELLES (1951-1980)

ANNEXE 2 - PLANCHES PHOTOGRAPHIQUES

INTRODUCTION

* *

Suite au 1er séminaire de Propriano (réf. 1 ) sur la "gestionrégionale des sédiments", thème original proposé par R.E. QUéLENNEC auMinistère de l'Environnement, en 1979, le B.R.G.M. proposait à ce Minis¬tère, ainsi qu'au Ministère de l'Industrie et de la Recherche (M.I.R.),dès 1982, la réalisation en France d'actions de recherches spécifiquessur le thème de l'érosion des formations superficielles et des transportssolides fluviátiles.

Le groupe d'études B.R. G. M. /O.R. S. T. O.M. était notamment cons¬titué, en 1983, à l'initiative du B.R.G.M., pour des actions de recherchesur le thème :

"Mesure et évaluation de 1 ' érosion et des transportssolides dans des bassins versants représentatifs enrégion provençale",

lequel bénéficiait en octobre 1983, d'un premier soutien financier de laMission scientifique et technique du M.I.R.(*).

Un complément de financement significatif était accordé, en1983, au B.R.G.M., par le Conseil régional de la Région Provence-Alpes-Côte d'Azur (PACA), notamment pour l'option "équipement télé-transmissionsatellite des données", à valoriser au plan de la région PACA à l'occasiondu projet de recherche précité.

L'Atelier E.T. S. (Erosion-Transports solides-Sédimentation)du B.R.G.M. proposait et obtenait également, en 1984, le support del'Agence spatiale européenne (E.S.A.), qui acceptait de mettre à sa dis¬position, pour expérimentation, quatre balises et antennes d'émissionMETEOSAT.

Ces financements et aides matérielles venaient compléter lesfinancements "fonds propres" mis à disposition du projet par le grouped ' études .

(*) Mission actuellement rattachée au Ministère de la Recherche et de latechnologie (M. R.T.)

INTRODUCTION

* *

Suite au 1er séminaire de Propriano (réf. 1 ) sur la "gestionrégionale des sédiments", thème original proposé par R.E. QUéLENNEC auMinistère de l'Environnement, en 1979, le B.R.G.M. proposait à ce Minis¬tère, ainsi qu'au Ministère de l'Industrie et de la Recherche (M.I.R.),dès 1982, la réalisation en France d'actions de recherches spécifiquessur le thème de l'érosion des formations superficielles et des transportssolides fluviátiles.

Le groupe d'études B.R. G. M. /O.R. S. T. O.M. était notamment cons¬titué, en 1983, à l'initiative du B.R.G.M., pour des actions de recherchesur le thème :

"Mesure et évaluation de 1 ' érosion et des transportssolides dans des bassins versants représentatifs enrégion provençale",

lequel bénéficiait en octobre 1983, d'un premier soutien financier de laMission scientifique et technique du M.I.R.(*).

Un complément de financement significatif était accordé, en1983, au B.R.G.M., par le Conseil régional de la Région Provence-Alpes-Côte d'Azur (PACA), notamment pour l'option "équipement télé-transmissionsatellite des données", à valoriser au plan de la région PACA à l'occasiondu projet de recherche précité.

L'Atelier E.T. S. (Erosion-Transports solides-Sédimentation)du B.R.G.M. proposait et obtenait également, en 1984, le support del'Agence spatiale européenne (E.S.A.), qui acceptait de mettre à sa dis¬position, pour expérimentation, quatre balises et antennes d'émissionMETEOSAT.

Ces financements et aides matérielles venaient compléter lesfinancements "fonds propres" mis à disposition du projet par le grouped ' études .

(*) Mission actuellement rattachée au Ministère de la Recherche et de latechnologie (M. R.T.)

Les objectifs du projet de recherche présenté au M. I.R. et àla Région PACA étaient les suivants :

* développement d'équipements et de techniques d'acquisitionde données in situ et de transmission de données ;

* mise au point de modèles de simulation (écoulements, érosion,transports solides) ;

* orientation d'actions de conservation et de restaurationde bassins et de protection des ouvrages hydrauliques ;

* constitution d'une vitrine du "savoir-faire" régional etnational, afin de promouvoir la coopération avec l'étranger,notamment avec les pays en voie de développement ;

* formation de stagiaires et chercheurs français et étrangers.

Au printemps 1984, après plusieurs campagnes de reconnaissancede terrain, initiées dès 1982 par le B.R.G.M. en Provence et poursuiviespar le Groupe d'études en 1983, de nombreux contacts et réunions debureau et de terrain avec les Autorités régionales et locales, ainsiqu'avec les Universités et les Services régionaux et départementauxconcernés par le projet et ses applications, quatre bassins versantsétaient choisis par le Groupe d'études BRGM/ORSTOM, en accord avec laRégion PACA et le MIR/MRT, pour recevoir des équipements prioritaires,en 1984.

Ces quatre bassins sont situés dans le haut bassin de laDurance, en amont de Sisteron, dans les communes suivantes :

* Savournon (Hautes-Alpes) ;

* St Genis (Hautes-Alpes) ;

* Mison (Hautes-Alpes) ;

* La Motte-du-Caire/Seignon (Alpes-de-Haute-Provence) ,

Le présent rapport préliminaire a pour objec, à partir de tra¬vaux d'analyse et de synthèse réalisés par l'Atelier "Erosion-Transportssolides-Sédimentation (E.T. S.) du B.R.G.M., de situer les bassins versantsdans leur contexte géologique, géomorphologique et ciimatoiogique.

Il permet de faire le point sur les travaux réalisés et leséquipements mis en oeuvre au cours de l'année 1984, par le Groupe d'études,dans les quatre bassins versants retenus comme prioritaires.

**

Les objectifs du projet de recherche présenté au M. I.R. et àla Région PACA étaient les suivants :

* développement d'équipements et de techniques d'acquisitionde données in situ et de transmission de données ;

* mise au point de modèles de simulation (écoulements, érosion,transports solides) ;

* orientation d'actions de conservation et de restaurationde bassins et de protection des ouvrages hydrauliques ;

* constitution d'une vitrine du "savoir-faire" régional etnational, afin de promouvoir la coopération avec l'étranger,notamment avec les pays en voie de développement ;

* formation de stagiaires et chercheurs français et étrangers.

Au printemps 1984, après plusieurs campagnes de reconnaissancede terrain, initiées dès 1982 par le B.R.G.M. en Provence et poursuiviespar le Groupe d'études en 1983, de nombreux contacts et réunions debureau et de terrain avec les Autorités régionales et locales, ainsiqu'avec les Universités et les Services régionaux et départementauxconcernés par le projet et ses applications, quatre bassins versantsétaient choisis par le Groupe d'études BRGM/ORSTOM, en accord avec laRégion PACA et le MIR/MRT, pour recevoir des équipements prioritaires,en 1984.

Ces quatre bassins sont situés dans le haut bassin de laDurance, en amont de Sisteron, dans les communes suivantes :

* Savournon (Hautes-Alpes) ;

* St Genis (Hautes-Alpes) ;

* Mison (Hautes-Alpes) ;

* La Motte-du-Caire/Seignon (Alpes-de-Haute-Provence) ,

Le présent rapport préliminaire a pour objec, à partir de tra¬vaux d'analyse et de synthèse réalisés par l'Atelier "Erosion-Transportssolides-Sédimentation (E.T. S.) du B.R.G.M., de situer les bassins versantsdans leur contexte géologique, géomorphologique et ciimatoiogique.

Il permet de faire le point sur les travaux réalisés et leséquipements mis en oeuvre au cours de l'année 1984, par le Groupe d'études,dans les quatre bassins versants retenus comme prioritaires.

**

1 . SITUATION GEOGRAPHIQUE

DES BASSINS VERSANTS EXPERIMENTAUX

* **

Les quatre bassins retenus sont situés à la limite desdépartements des Hautes-Alpes et des Alpes-de-Haute-Provence, dans lehaut bassin de la Durance (fig. 1 et 2) .

Ils s'inscrivent sur un cercle d'environ 30 km de diamètre.Leur superficie avoisine 2 ha, pour le plus petit (St Genis) et atteint450 ha, pour le plus important (La Motte-du-Caire) .

Trois d'entre eux appartiennent au bassin d'alimentation duBuech, affluent rive gauche de la Durance. Le bassin du Seignon (communede La Motte-du-Caire), plus à l'Est, alimente le Grand-Vallon, puis leSasse qui se jette dans la Durance, en rive droite, quelques kilomètresau Nord de Sisteron.

D'accès facile, les bassins versants expérimentaux retenussont situés entre 650 et 1.400 m d'altitude.

1 . SITUATION GEOGRAPHIQUE

DES BASSINS VERSANTS EXPERIMENTAUX

* **

Les quatre bassins retenus sont situés à la limite desdépartements des Hautes-Alpes et des Alpes-de-Haute-Provence, dans lehaut bassin de la Durance (fig. 1 et 2) .

Ils s'inscrivent sur un cercle d'environ 30 km de diamètre.Leur superficie avoisine 2 ha, pour le plus petit (St Genis) et atteint450 ha, pour le plus important (La Motte-du-Caire) .

Trois d'entre eux appartiennent au bassin d'alimentation duBuech, affluent rive gauche de la Durance. Le bassin du Seignon (communede La Motte-du-Caire), plus à l'Est, alimente le Grand-Vallon, puis leSasse qui se jette dans la Durance, en rive droite, quelques kilomètresau Nord de Sisteron.

D'accès facile, les bassins versants expérimentaux retenussont situés entre 650 et 1.400 m d'altitude.

Fig.1

SITUATION DES BASSINS VERSANTS EXPERIMENTAUXDANS LA REGION PROVENCE-ALPES-COTE D'AZUR

4

ECHELLE

O I0 20 30 40 km

Localisation des bassins versants

B.R.G.M / E T S

IT* CKnmp du

ySi^T^ 5^

Fig. 2Situation des Bassins

Versants expérimentaux

Mison (05)

Seignon (04)

Savournon (05)

S f Gems (05)

B.R.G.M / ETS

2. CADRE GEOLOGIQUE REGIONAL^*)

* *

La région prospectée est entièrement située dans les chaînessub-alpines méridionales où l'on distingue deux sous-ensembles (fig. 3)

* les chaînes vocontiennes, comprenant le Diois et lesBaronnies, se développant de Sisteron au Buis et àDie, entre la Durance et la Drôme ;

* les chaînes de Haute Provence , entre la Durance et lamer, dont le front externe offre l'allure d'arcs mon¬tagneux successifs : arcs de Digne, de Castellane etde Nice.

2.1. MATERIEL GEOLOGIQUE

La zone sub-alpine méridionale est constituée par des terrainssecondaires et tertiaires, les premiers étant nettement prépondérants.

Le Trias, gypseux et dolomitique n'apparaît que dans quelqueszones très tectonisées.

Le Lias inférieur calcaire est surmonté par 500 à 1.000 m demarnes noires représentant l'ensemble Domérien-Toarien-Aalénien : iln'affleure pas en pays vocontien où il n'est connu que par sondage ; parcontre, il est très développé à l'Est de la Durance où il forme l'essen¬tiel de la nappe de Digne.

Le Bajocien calcaire, qui affleure dans l'axe de 1 'anticlinoriumde Laragne, sépare les marnes liasiques de la formation lithologiquementanalogue de Terres Noires du groupe Bathonien-Collovien-Oxfordien ( 1 . 560à 2.000 m d'épaisseur).

Au-dessus, viennent quelques dizaines de mètres de calcaireslités kimméridgiens, couronnés par 50 à 150 m de calcaires massifs titho-niques (étage portlandien).

(*)D 'après réf. 4.

2. CADRE GEOLOGIQUE REGIONAL^*)

* *

La région prospectée est entièrement située dans les chaînessub-alpines méridionales où l'on distingue deux sous-ensembles (fig. 3)

* les chaînes vocontiennes, comprenant le Diois et lesBaronnies, se développant de Sisteron au Buis et àDie, entre la Durance et la Drôme ;

* les chaînes de Haute Provence , entre la Durance et lamer, dont le front externe offre l'allure d'arcs mon¬tagneux successifs : arcs de Digne, de Castellane etde Nice.

2.1. MATERIEL GEOLOGIQUE

La zone sub-alpine méridionale est constituée par des terrainssecondaires et tertiaires, les premiers étant nettement prépondérants.

Le Trias, gypseux et dolomitique n'apparaît que dans quelqueszones très tectonisées.

Le Lias inférieur calcaire est surmonté par 500 à 1.000 m demarnes noires représentant l'ensemble Domérien-Toarien-Aalénien : iln'affleure pas en pays vocontien où il n'est connu que par sondage ; parcontre, il est très développé à l'Est de la Durance où il forme l'essen¬tiel de la nappe de Digne.

Le Bajocien calcaire, qui affleure dans l'axe de 1 'anticlinoriumde Laragne, sépare les marnes liasiques de la formation lithologiquementanalogue de Terres Noires du groupe Bathonien-Collovien-Oxfordien ( 1 . 560à 2.000 m d'épaisseur).

Au-dessus, viennent quelques dizaines de mètres de calcaireslités kimméridgiens, couronnés par 50 à 150 m de calcaires massifs titho-niques (étage portlandien).

(*)D 'après réf. 4.

Fig. 3

CADRE GEOLOGIQUE DES BASSINS VERSANTS EXPERIMENTAUX

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supérieur

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BRGtó/ETS

Dans le Crétacé inférieur, la sédimentation argileuse prédomine(au moins dans la zone vocontienne) , avec des calcaires marneux bien lités(au total 700 à 800 m) et plusieurs étages à l'état de marnes grises oubleues (Valanginien, Gargasien, Aptien, Cénomanien), formant autant d'assi¬ses d'épaisseur hectomètrique.

Le Crétacé supérieur n'intéresse qu'assez peu la zone qui nousoccupe plus spécialement.

Quant aux dépôts tertiaires, ils comprennent plusieurs centainesde mètres de Nummulitique marin (calcaires et flysch éocène ou oligocèneinférieur) , surmonté par de puissantes formations continentales oligo¬miocènes (500 m de molasse rouge), puis par des molasses gréseuses et gréso-marneuses et enfin par l'importante formation mio-pliocène de Valensole(conglomérats et marnes rouges ou ocres).

2.2. STRUCTURE GEOLOGIQUE

De ce point de vue, la zone sub-alpine méridionale comprendquatre subdivisions principales :

a)- un avant-pays, réputé autochtone, constitué essentiellementpar les chaînons vocontiens. Une tectonique, d'âge crétacé supérieur àéocène, se traduit par une succession irrégulière de plis de direction E-0.Des phases ultérieures et notamment des actions de tectonique cassante ontcompliqué le schéma, en particulier par de grandes failles méridiennesdécrochantes. L'évolution du relief a abouti à une topographie confuse :

les alternances de couches dures (calcaires tithoniques, urgoniens ou cré¬tacé supérieur) et de couches tendres (Terres Noires du Lias et du Dogger),ont facilité une érosion diférentielle intense, avec presque toujoursinversion du relief arasant les anticlinaux et portant en altitude leschicots de synclinaux.

S

laMftougBflv.

La zone vocontienne est, certes, très plissée et de topographieglobale chaotique, mais, somme toute, sa structure de détail est relati¬vement simple ét les aires, à tectonique calme, sont très étendues;

N

Synclinal de In Méouge montagne d« Chabre Synclinal de Chauvac-Etoile la Biaisance riv.

H3 Néocomien Terres noires

Fig. 4 - Coupe nord-sud dans le Sud-Est des Baronnies

Dans le Crétacé inférieur, la sédimentation argileuse prédomine(au moins dans la zone vocontienne) , avec des calcaires marneux bien lités(au total 700 à 800 m) et plusieurs étages à l'état de marnes grises oubleues (Valanginien, Gargasien, Aptien, Cénomanien), formant autant d'assi¬ses d'épaisseur hectomètrique.

Le Crétacé supérieur n'intéresse qu'assez peu la zone qui nousoccupe plus spécialement.

Quant aux dépôts tertiaires, ils comprennent plusieurs centainesde mètres de Nummulitique marin (calcaires et flysch éocène ou oligocèneinférieur) , surmonté par de puissantes formations continentales oligo¬miocènes (500 m de molasse rouge), puis par des molasses gréseuses et gréso-marneuses et enfin par l'importante formation mio-pliocène de Valensole(conglomérats et marnes rouges ou ocres).

2.2. STRUCTURE GEOLOGIQUE

De ce point de vue, la zone sub-alpine méridionale comprendquatre subdivisions principales :

a)- un avant-pays, réputé autochtone, constitué essentiellementpar les chaînons vocontiens. Une tectonique, d'âge crétacé supérieur àéocène, se traduit par une succession irrégulière de plis de direction E-0.Des phases ultérieures et notamment des actions de tectonique cassante ontcompliqué le schéma, en particulier par de grandes failles méridiennesdécrochantes. L'évolution du relief a abouti à une topographie confuse :

les alternances de couches dures (calcaires tithoniques, urgoniens ou cré¬tacé supérieur) et de couches tendres (Terres Noires du Lias et du Dogger),ont facilité une érosion diférentielle intense, avec presque toujoursinversion du relief arasant les anticlinaux et portant en altitude leschicots de synclinaux.

S

laMftougBflv.

La zone vocontienne est, certes, très plissée et de topographieglobale chaotique, mais, somme toute, sa structure de détail est relati¬vement simple ét les aires, à tectonique calme, sont très étendues;

N

Synclinal de In Méouge montagne d« Chabre Synclinal de Chauvac-Etoile la Biaisance riv.

H3 Néocomien Terres noires

Fig. 4 - Coupe nord-sud dans le Sud-Est des Baronnies

b)- à quelques kilomètres à l'Est de la Durance, cet avant-paysautochtone cède la place à un ensemble parautochtone d'écaillés trèscomplexes et très morcelées, qui forme une demi-fenêtre en avant de lanappe de Digne ;

c) cette dernière est constituée par la couverture secondaire,décollée au niveau du Trias et déplacée tangentiellement, approximative¬ment vers l'Ouest, sur une distance au moins myriamétrique. Sa structurepropre est relativement simple : les marnes liasiques et les Terres Noiresforment la plus grande partie de son matériel ;

d) enfin, entre la Durance et la mer, les arcs de Digne, deCastellane et de Nice montrent une structure d'ensemble régulière (bienque fort compliquée dans le détail) : ce sont des séries de plis paral¬lèles, tour à tour orientés Nord-Sud, puis Est-Ouest, presque toujoursnettement chevauchants vers l'Est ou vers le Sud.

Il faut ajouter à ces quatre ensembles, le golfe néogène deValensole (à l'Ouest et au Sud-Ouest de la ville), profondément encastré

dans les chaînes sub-alpines et constitué par un vaste bassin de subsidencedans lequel se sont entassées les puissantes formations continentalesmio-pliocènes de Valensole.

2.3. CARACTERISTIQUES DES "TERRES NOIRES" (réf. Z]

Les quatre bassins versants étudiés sont situés sur les formationsdes Terres Noires, appartenant à la série Bajocien à Oxfordien.

D'un point de vue stratigraphique, le faciès des Terres Noirescomprend de nombreuses unités lithologiques assez hétérogènes. Mais unniveau repère fossilifère permet de diviser la formation en deux sous-ensembles : les membres inférieur et supérieur. C'est une caractéristiquede l'ensemble de la série argileuse, à laquelle s'ajoutent localement desvariations pour chacun des membres.

Si l'on s'intéresse aux zones anticlinales de Laragne, Savournonet Aspremont, les détails lithologiques de la formation sont synthétiséssous forme d'un log stratigraphique (fig. 5).

La composition minéralogique générale des Terres Noires peut êtreapprochée en plaçant chaque échantillon analysé sur un diagramme trian¬gulaire quarts-argiles-carbonates (fig. 6). La majorité des points se situedans le domaine des argiles siliceuses et des marnes.

Les argiles constituent donc, en général , la fraction la plusimportemte des Terres Noires. Leur cortège minéralogique est assez peuvarié : illite, interstratifié illite-montmorillonite, kaolinite, chlorite.

b)- à quelques kilomètres à l'Est de la Durance, cet avant-paysautochtone cède la place à un ensemble parautochtone d'écaillés trèscomplexes et très morcelées, qui forme une demi-fenêtre en avant de lanappe de Digne ;

c) cette dernière est constituée par la couverture secondaire,décollée au niveau du Trias et déplacée tangentiellement, approximative¬ment vers l'Ouest, sur une distance au moins myriamétrique. Sa structurepropre est relativement simple : les marnes liasiques et les Terres Noiresforment la plus grande partie de son matériel ;

d) enfin, entre la Durance et la mer, les arcs de Digne, deCastellane et de Nice montrent une structure d'ensemble régulière (bienque fort compliquée dans le détail) : ce sont des séries de plis paral¬lèles, tour à tour orientés Nord-Sud, puis Est-Ouest, presque toujoursnettement chevauchants vers l'Est ou vers le Sud.

Il faut ajouter à ces quatre ensembles, le golfe néogène deValensole (à l'Ouest et au Sud-Ouest de la ville), profondément encastré

dans les chaînes sub-alpines et constitué par un vaste bassin de subsidencedans lequel se sont entassées les puissantes formations continentalesmio-pliocènes de Valensole.

2.3. CARACTERISTIQUES DES "TERRES NOIRES" (réf. Z]

Les quatre bassins versants étudiés sont situés sur les formationsdes Terres Noires, appartenant à la série Bajocien à Oxfordien.

D'un point de vue stratigraphique, le faciès des Terres Noirescomprend de nombreuses unités lithologiques assez hétérogènes. Mais unniveau repère fossilifère permet de diviser la formation en deux sous-ensembles : les membres inférieur et supérieur. C'est une caractéristiquede l'ensemble de la série argileuse, à laquelle s'ajoutent localement desvariations pour chacun des membres.

Si l'on s'intéresse aux zones anticlinales de Laragne, Savournonet Aspremont, les détails lithologiques de la formation sont synthétiséssous forme d'un log stratigraphique (fig. 5).

La composition minéralogique générale des Terres Noires peut êtreapprochée en plaçant chaque échantillon analysé sur un diagramme trian¬gulaire quarts-argiles-carbonates (fig. 6). La majorité des points se situedans le domaine des argiles siliceuses et des marnes.

Les argiles constituent donc, en général , la fraction la plusimportemte des Terres Noires. Leur cortège minéralogique est assez peuvarié : illite, interstratifié illite-montmorillonite, kaolinite, chlorite.

10

ETAGESC?"

LITHOLOGIE ASSISESPRINCIPALESVARIATIONS

LITHO

STRATIGRAPHIE

1750-

- i-i-i-n Marno.calcairet argoviam

JURASSIQUE SUPCALCÁREO

GRESEUX

8 i,' ' '^

1500-

sup-

1250-

c 1000-

Plaquettet argoviennçi et marna*é nodules rouges

Les plaquettes se développentven to- Nord-Est

Marnas à nodules blonds Les marnes à nodules s'épaississentvers l'Ouest

NODULES CHOCOLAT

Marnes argileuses stériles à

concrétions tabulaires verticales

Les marnes stériles épaississentvers le Nord

Plaquettes calloviennes à biohermes Les plaquettes s'épaississent versle Nord'Ouest

Marnes argileuses intermédiaireso<P ID !=>,'%

Plaquettes du

NIVEAU REPERE MEDIAN

Les bancs deviennent plus compacts

et plus dolomitiques vers le Sud

et le Sud-Est

750-

C 1.^1 y 'I'

Marnes noires upérieuresdolomitiques

500-Plaquettes inférieures àbiohermes

Les plaquettes se développent versle Nord et l'Est. Elles disparaissentvers le Sud.

250-1 §Marnes noires à bancsdolomitiques

Les marnes t'enrichissent en

plaquettes vers le Sud-Est.

mSOD3m

V)CumJ3

C33

mSco30m

m3D

c33

30

30

^^

I - I

j A 1 Marnes schisteuses beiges cartonneuses~

r I 7 I ^ I

rrrr^iTiliiMarno-calcaires à cassure bleutée

i-iiilrii'

DOGGER

CARBONATE

Fig. 5 SUBDIVISIONS STRATIGRAPHIQUES DES TERRES NOIRES DE LARAGNE(d'après PH. Artru) - (Réf. 2)

10

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LITHOLOGIE ASSISESPRINCIPALESVARIATIONS

LITHO

STRATIGRAPHIE

1750-

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JURASSIQUE SUPCALCÁREO

GRESEUX

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Plaquettet argoviennçi et marna*é nodules rouges

Les plaquettes se développentven to- Nord-Est

Marnas à nodules blonds Les marnes à nodules s'épaississentvers l'Ouest

NODULES CHOCOLAT

Marnes argileuses stériles à

concrétions tabulaires verticales

Les marnes stériles épaississentvers le Nord

Plaquettes calloviennes à biohermes Les plaquettes s'épaississent versle Nord'Ouest

Marnes argileuses intermédiaireso<P ID !=>,'%

Plaquettes du

NIVEAU REPERE MEDIAN

Les bancs deviennent plus compacts

et plus dolomitiques vers le Sud

et le Sud-Est

750-

C 1.^1 y 'I'

Marnes noires upérieuresdolomitiques

500-Plaquettes inférieures àbiohermes

Les plaquettes se développent versle Nord et l'Est. Elles disparaissentvers le Sud.

250-1 §Marnes noires à bancsdolomitiques

Les marnes t'enrichissent en

plaquettes vers le Sud-Est.

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DOGGER

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Fig. 5 SUBDIVISIONS STRATIGRAPHIQUES DES TERRES NOIRES DE LARAGNE(d'après PH. Artru) - (Réf. 2)

11

Carbonates

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50 50

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\

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\\

\

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\

I

\

s

\ \\ \

\ \, ^ .

\ \

-

\\

\

Quartz 50 Argiles

Fig. 6 Diagramme quûrtz-argiles-carbonates établi à partir de

140 échantillons de Terres -Noires du bassin de Laragne

(d'après Ph. Artru )

(Réf. 2)

11

Carbonates

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Quartz 50 Argiles

Fig. 6 Diagramme quûrtz-argiles-carbonates établi à partir de

140 échantillons de Terres -Noires du bassin de Laragne

(d'après Ph. Artru )

(Réf. 2)

12

Dans les csirbonates, deuxième constituant essentiel des TerresNoires, la calcite est dominante (0 à 40 %) , mais la dolomite est souventprésente en quantité parfois importante.

Fraction fine et insoluble de l'échantillon, la silice peut êtred'origine détritique (quartz), chimique ou biochimique (silice amorphe oucryptocristalline) .

Notons que les échantillons contiennent une phase organique nonnégligeable provenant :

* de la couverture végétale présente au Jurassique, c'est lamatière organique héritée, fortement carbonisée ;

* du plancton et des organismes benthiques dont les restes ontpu s'accumuler sur le fond ou dans les sédiments frais en cours de sédi¬mentation. Elle est beaucoup moins importante que la matière organiquehéritée.

Des analyses minéralogiques comparatives des Terres Noiresconstituant les bassins versants expérimentaux sont actuellement en coursd'étude par l'Atelier E.T. S. du B.R.G.M. à Marseille.

12

Dans les csirbonates, deuxième constituant essentiel des TerresNoires, la calcite est dominante (0 à 40 %) , mais la dolomite est souventprésente en quantité parfois importante.

Fraction fine et insoluble de l'échantillon, la silice peut êtred'origine détritique (quartz), chimique ou biochimique (silice amorphe oucryptocristalline) .

Notons que les échantillons contiennent une phase organique nonnégligeable provenant :

* de la couverture végétale présente au Jurassique, c'est lamatière organique héritée, fortement carbonisée ;

* du plancton et des organismes benthiques dont les restes ontpu s'accumuler sur le fond ou dans les sédiments frais en cours de sédi¬mentation. Elle est beaucoup moins importante que la matière organiquehéritée.

Des analyses minéralogiques comparatives des Terres Noiresconstituant les bassins versants expérimentaux sont actuellement en coursd'étude par l'Atelier E.T. S. du B.R.G.M. à Marseille.

13

CADRE CLIMATOLOGIQUE REGIONAL (*)

* *

3.1. PLUVIOMETRIE ANNUELLE ET MENSUELLE MOYENNE

Sur les départements des Alpes-de-Haute-Provence et des Hautes-Alpes, 45 postes pluviomètriques présentent des mesures journalières dehauteur d'eau précipitée durant la période 1951-1980 (ou sur une périodevoisine). Nous les avons numérotés par ordre alphabétique et positionnésen fig. 7.

Nom de la station Numéro

Abries-Ristolas 1

Agnières-en Dévoluy 2

Alios 3

Allemagne-en Provence 4

Ancelle 5

Arvreux 6

Barcelonnette 7

Barcillonnette 8

Briançon 9

Castellane 10

Ceillac 11

Cervières 12

Champcella 13

Champoléon 14

Chapelle-en-Valgaudemon 15

Château-Ville-Veille 16

Condamine-Chatelard 17

(*) D'après réf. 4

13

CADRE CLIMATOLOGIQUE REGIONAL (*)

* *

3.1. PLUVIOMETRIE ANNUELLE ET MENSUELLE MOYENNE

Sur les départements des Alpes-de-Haute-Provence et des Hautes-Alpes, 45 postes pluviomètriques présentent des mesures journalières dehauteur d'eau précipitée durant la période 1951-1980 (ou sur une périodevoisine). Nous les avons numérotés par ordre alphabétique et positionnésen fig. 7.


Abries-Ristolas 1

Agnières-en Dévoluy 2

Alios 3

Allemagne-en Provence 4

Ancelle 5

Arvreux 6

Barcelonnette 7

Barcillonnette 8

Briançon 9

Castellane 10

Ceillac 11

Cervières 12

Champcella 13

Champoléon 14

Chapelle-en-Valgaudemon 15

Château-Ville-Veille 16

Condamine-Chatelard 17

(*) D'après réf. 4

14


Digne 18

Forcalquier 19

Gap 20

Grave 21

Laragne-Monteglin 22

Manosque 23

Monetier-les-Bains 24

Motte-du-Caire (La) 25

Motte-en-Champsaur (La) 26

Nevache 27

Orcières 28

Orres 29

Pelvoux 30

Reallon 31

Reillanne 32

Rousset (Serre-Ponçon) 33

St André-les-Alpes 34

Saulce-Tallard (La) 35

St Bonnet 36

Serres 37

St Etienne-en-Devoluy 38

St Firmin-en-Valgaudemar 39

St Julien-en-Beauchêne 40

St Paul-en-Ubaye 41

St Véran 42

Uvernet-Fours 43

Villard-Laubières 44

Veynes 45

14


Digne 18

Forcalquier 19

Gap 20

Grave 21

Laragne-Monteglin 22

Manosque 23

Monetier-les-Bains 24

Motte-du-Caire (La) 25

Motte-en-Champsaur (La) 26

Nevache 27

Orcières 28

Orres 29

Pelvoux 30

Reallon 31

Reillanne 32

Rousset (Serre-Ponçon) 33

St André-les-Alpes 34

Saulce-Tallard (La) 35

St Bonnet 36

Serres 37

St Etienne-en-Devoluy 38

St Firmin-en-Valgaudemar 39

St Julien-en-Beauchêne 40

St Paul-en-Ubaye 41

St Véran 42

Uvernet-Fours 43

Villard-Laubières 44

Veynes 45

15

Fig. 7RESEAU PLUVIOMETRIQUE

»-' station pluviométrique

Mj Bassins versonts expeVimentaux

r" - Limite départementole

:5»"^

S^* VICTOIRE

B.R.G.M/ ETS

15

Fig. 7RESEAU PLUVIOMETRIQUE

»-' station pluviométrique

Mj Bassins versonts expeVimentaux

r" - Limite départementole

:5»"^

S^* VICTOIRE

B.R.G.M/ ETS

16

L'analyse statistique des données de ce réseau, faite au B.R.G.M.,nous a permis de dresser des cartes sommaires d'isohyètes annuelles (fig. 8)et mensuelles moyennes (annexe lA à 1 L).

On peut constater que les bassins se situent sur une zonerelativement homogène vis-à-vis de la pluviométrie moyenne.

Pluviométrie moyenne (en mm)

(période 1951-1980)

Bassins deJanvier

Février

Mars

Avril

Mai

Juin

Juillet

Août

Septembre

Octobre

Novembre

Décembre

Annuelle

Savournon50 à 80

60 à 80

60 à 80

60 à 80

60 à 80

60 à 80

40 à 60

40 à 60

60 à 80

80 à 100

80 à 100

60 à 80

800 à 900

Mison60 à 80

60 à 80

60 à 80

60 à 80

60 à 80

30 à 40

40 à 60

60 à 80

80 à 100

80 à 100

60 à 80

800 à 900

St Genis60 à 80

40 à 60

40 à 60

60 à 80

60 à 80

40 à 60

40 à 60

60 à 80

80 à 100

80 à 100

800 à 900

Seignon

40 à 60

40 à 60

40 à 60

40 à 60

50 à 60

700 à 800

La station de Laragne-Monteglin (n° 22) semble être la stationla plus représentative des hauteurs moyennes dans la zone où sont implantésles bassins expérimentaux (fig. g).

Janvier

Février

Mars

Avril

Mai

Juin

Juillet

Août

Septembre

Octobre

Novembre

Décembre

Annuelle

Station de Laragne-Monteglin

67

76

72

55

70

70

li55

73

100

89

71

838

16

L'analyse statistique des données de ce réseau, faite au B.R.G.M.,nous a permis de dresser des cartes sommaires d'isohyètes annuelles (fig. 8)et mensuelles moyennes (annexe lA à 1 L).

On peut constater que les bassins se situent sur une zonerelativement homogène vis-à-vis de la pluviométrie moyenne.

Pluviométrie moyenne (en mm)

(période 1951-1980)

Bassins deJanvier

Février

Mars

Avril

Mai

Juin

Juillet

Août

Septembre

Octobre

Novembre

Décembre

Annuelle

Savournon50 à 80

60 à 80

60 à 80

60 à 80

60 à 80

60 à 80

40 à 60

40 à 60

60 à 80

80 à 100

80 à 100

60 à 80

800 à 900

Mison60 à 80

60 à 80

60 à 80

60 à 80

60 à 80

30 à 40

40 à 60

60 à 80

80 à 100

80 à 100

60 à 80

800 à 900

St Genis60 à 80

40 à 60

40 à 60

60 à 80

60 à 80

40 à 60

40 à 60

60 à 80

80 à 100

80 à 100

800 à 900

Seignon

40 à 60

40 à 60

40 à 60

40 à 60

50 à 60

700 à 800

La station de Laragne-Monteglin (n° 22) semble être la stationla plus représentative des hauteurs moyennes dans la zone où sont implantésles bassins expérimentaux (fig. g).

Janvier

Février

Mars

Avril

Mai

Juin

Juillet

Août

Septembre

Octobre

Novembre

Décembre

Annuelle

Station de Laragne-Monteglin

67

76

72

55

70

70

li55

73

100

89

71

838

17

Fig. 8

ISOHYETESMOYENNES ANNUELLES

Période 1951.1980Bassins versonts expérimentauxHauteur d'eau en mm

21 Station pluviométrique

B.R.G.M /ETS

17

Fig. 8

ISOHYETESMOYENNES ANNUELLES

Période 1951.1980Bassins versonts expérimentauxHauteur d'eau en mm

21 Station pluviométrique

B.R.G.M /ETS

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ñg.9 -PLUVIOMETRIE MOYENNE A LA STATION DE LARAGNE--MONTEGLIN

(Période 1951-1980)Hauteur d'eau en m

IOO -

90 .

80 .

70 .

60 _

50 _

40 _

30 -

20 -

10 _

M m<»s

Fig. 10 -NOMBRE MOYEN DE JOURS AVEC CHUTES DE NEIGE(Période 1951-1980)

Nombre de jouri

Station de Serre

(environ 850md'altitude)

Station de l-oragne-Monteg lin

(environ 550m d'altitude)

M mois

B.R.G.M/ ETS

18

ñg.9 -PLUVIOMETRIE MOYENNE A LA STATION DE LARAGNE--MONTEGLIN

(Période 1951-1980)Hauteur d'eau en m

IOO -

90 .

80 .

70 .

60 _

50 _

40 _

30 -

20 -

10 _

M m<»s

Fig. 10 -NOMBRE MOYEN DE JOURS AVEC CHUTES DE NEIGE(Période 1951-1980)

Nombre de jouri

Station de Serre

(environ 850md'altitude)

Station de l-oragne-Monteg lin

(environ 550m d'altitude)

M mois

B.R.G.M/ ETS

19

Les mois les plus pluvieux sont octobre et novembresecs sont juillet et août.

les plus

3.2. PRECIPITATIONS NEIGEUSES ET PERIODES DE GEL

Il convient de comparer les valeurs précédentes avec le nombrede jours avec chutes de neige, sur la même période 'd'observation (fig. 10 )

Nombre moyen de jours avec chutes de neige

(avec ou sans pluie mêlée)(période 1951-1980)

JanvierFévrierMarsAvrilMaiJuinJuilletAoûtSeptembreOctobreNovembreDécembre

Annuel

Station Laragne-Monteglin(550 m)

2,72,71,30,20000000,72,1

9,8

Station Serres(850 m)

3,73,51,70,70000000,93,1

13,6

Notons que la présence de la neige semble dépendre plus del'exposition que de l'altitude. Le manteau neigeux est présent, en moyennedans la zone d'étude, de fin novembre à début mai. Durant cette saison,l'érosion des sols par voie hydrique, sera peu active. A partir des moisde mai-juin, l'érosion des sols sous l'action de la pluie sera favorisée,grâce au lent processus de dégradation mécanique des formations superfi¬cielles, dû à l'alternance des phases de gel et dégel pendant la périodehivernale (fig.ll).

Station de Laragne-Monteglin(période 1951-1980)

M M 0 N D Annuel

Nombre moyen mensuel de jours de gelée (T min ¿, 0°C)

23,5 20,3 15,5 5,9 0,6 0 0 0 0,1 3,9 15,7 23,4 110,6

Nombre moyen mensuel de jours de fortes gelées (T min ^ - 5°C)

11,3 7,1 2,7 0,1 0 0 0 0 0 0,1 3,1 8,1 32,4

Nombre moyen mensuel de jours de grand froid (T min ¿- 10°C)

2,7 1,1 0,2 0 0 0 0 0 0 0 0,1 0,8 4,8

19

Les mois les plus pluvieux sont octobre et novembresecs sont juillet et août.

les plus

3.2. PRECIPITATIONS NEIGEUSES ET PERIODES DE GEL

Il convient de comparer les valeurs précédentes avec le nombrede jours avec chutes de neige, sur la même période 'd'observation (fig. 10 )

Nombre moyen de jours avec chutes de neige

(avec ou sans pluie mêlée)(période 1951-1980)

JanvierFévrierMarsAvrilMaiJuinJuilletAoûtSeptembreOctobreNovembreDécembre

Annuel

Station Laragne-Monteglin(550 m)

2,72,71,30,20000000,72,1

9,8

Station Serres(850 m)

3,73,51,70,70000000,93,1

13,6

Notons que la présence de la neige semble dépendre plus del'exposition que de l'altitude. Le manteau neigeux est présent, en moyennedans la zone d'étude, de fin novembre à début mai. Durant cette saison,l'érosion des sols par voie hydrique, sera peu active. A partir des moisde mai-juin, l'érosion des sols sous l'action de la pluie sera favorisée,grâce au lent processus de dégradation mécanique des formations superfi¬cielles, dû à l'alternance des phases de gel et dégel pendant la périodehivernale (fig.ll).

Station de Laragne-Monteglin(période 1951-1980)

M M 0 N D Annuel

Nombre moyen mensuel de jours de gelée (T min ¿, 0°C)

23,5 20,3 15,5 5,9 0,6 0 0 0 0,1 3,9 15,7 23,4 110,6

Nombre moyen mensuel de jours de fortes gelées (T min ^ - 5°C)

11,3 7,1 2,7 0,1 0 0 0 0 0 0,1 3,1 8,1 32,4

Nombre moyen mensuel de jours de grand froid (T min ¿- 10°C)

2,7 1,1 0,2 0 0 0 0 0 0 0 0,1 0,8 4,8

Fig. 11

NOMBRE MOYEN MENSUEL DE JOURS: DE GELEE(temp, mini ^0®c )

20

Jours

20 _

10 -

Jours

20

10 _

Jours

20 -

10 -

=1 1 1 1J FMAMJJASOND mois

DE FORTES GELEES (temp, mini < -5*0 )

J F'MAMJJASOND mois

DE GRAND FROID (temp, mini <-10«'c )

J'F'M A M J J A S 0 N D mois

STATION DE LARAGNE-MONTEGLIN(Période 1951-1980)

B.R.G.M /ETS

Fig. 11

NOMBRE MOYEN MENSUEL DE JOURS: DE GELEE(temp, mini ^0®c )

20

Jours

20 _

10 -

Jours

20

10 _

Jours

20 -

10 -

=1 1 1 1J FMAMJJASOND mois

DE FORTES GELEES (temp, mini < -5*0 )

J F'MAMJJASOND mois

DE GRAND FROID (temp, mini <-10«'c )

J'F'M A M J J A S 0 N D mois

STATION DE LARAGNE-MONTEGLIN(Période 1951-1980)

B.R.G.M /ETS

21

On remarquera, ce qui est très important pour la compréhensiondes phénomènes d'érosion des marnes, la longue période de 5 mois de gelée(novembre à mars) pendant laquelle les horizons superficiels marneuxsubissent une altération/dégradation sous l'effet de processus alternatifsde gonflement et de retrait dus au gel et dégel.

3.3. PRECIPITATIONS MAXIMALES MENSUELLES ET JOURNALIERES

Nous avons étudié la répartition statistique des hauteursd'eau maximales journalières à la station de Laragne-Monteglin, sur lapériode 1951-1980.

Le modèle représentant le plus fidèlement la distribution fré-quentielle des pluies maximales journalières est le modèle de Gumbel, dela forme :

F = Exp j- Exp(-U) j

avec

F = la probabilité de non dépassement de la variable ;

U = la variable réduite de Gumbel.

Sur le graphique fonctionnel de Gumbel, la loi est représentéepar une droite d'équation :

PJmax = a U + Po

avec :

PJmsix = la pluie journalière maximale en mm ;

Po = en mm de pluie ;

a = la pente de la droite, appelée "Gradex", en mm ;

("a" s'estime selon la méthode des moments par : a = ;a est l'écarttype de la distribution)

Le Gradex sera d'autant plus élevé que l'intensité moyenne despluies sur le pas de temps considéré sera grande. Les fig. 12, 13 et 14représentent les distributions des pluies maximales journalières pour lesmois de mai à novembre (hors saison nivale) sur la période 1951-1980.

Gradex des pluies journalières maximales à Laragne-Monteglin(période 1951-1980)

M J J A S 0 N

Gradex (mm) 8,2 12,4 9,5 10,8 13,4 20.0 12,1

PJmax 30 (mm)* ^^ 53 4g ^^ ^-^ gg g^(théorique)

(Í95Í-198o7^** 64,2 50,0 67,4 56,0 75,0 93^ 64.5

* Hauteur d'eau journalière de période de retour 30 ans, d'après les distributions de

Gumbel (PJmax 30 correspond à F = 0,967 sur le graphique de Gumbel).

* Hauteur d'eau maximale journalière observée sur la période 1951-1980.

21

On remarquera, ce qui est très important pour la compréhensiondes phénomènes d'érosion des marnes, la longue période de 5 mois de gelée(novembre à mars) pendant laquelle les horizons superficiels marneuxsubissent une altération/dégradation sous l'effet de processus alternatifsde gonflement et de retrait dus au gel et dégel.

3.3. PRECIPITATIONS MAXIMALES MENSUELLES ET JOURNALIERES

Nous avons étudié la répartition statistique des hauteursd'eau maximales journalières à la station de Laragne-Monteglin, sur lapériode 1951-1980.

Le modèle représentant le plus fidèlement la distribution fré-quentielle des pluies maximales journalières est le modèle de Gumbel, dela forme :

F = Exp j- Exp(-U) j

avec

F = la probabilité de non dépassement de la variable ;

U = la variable réduite de Gumbel.

Sur le graphique fonctionnel de Gumbel, la loi est représentéepar une droite d'équation :

PJmax = a U + Po

avec :

PJmsix = la pluie journalière maximale en mm ;

Po = en mm de pluie ;

a = la pente de la droite, appelée "Gradex", en mm ;

("a" s'estime selon la méthode des moments par : a = ;a est l'écarttype de la distribution)

Le Gradex sera d'autant plus élevé que l'intensité moyenne despluies sur le pas de temps considéré sera grande. Les fig. 12, 13 et 14représentent les distributions des pluies maximales journalières pour lesmois de mai à novembre (hors saison nivale) sur la période 1951-1980.

Gradex des pluies journalières maximales à Laragne-Monteglin(période 1951-1980)

M J J A S 0 N

Gradex (mm) 8,2 12,4 9,5 10,8 13,4 20.0 12,1

PJmax 30 (mm)* ^^ 53 4g ^^ ^-^ gg g^(théorique)

(Í95Í-198o7^** 64,2 50,0 67,4 56,0 75,0 93^ 64.5

* Hauteur d'eau journalière de période de retour 30 ans, d'après les distributions de

Gumbel (PJmax 30 correspond à F = 0,967 sur le graphique de Gumbel).

* Hauteur d'eau maximale journalière observée sur la période 1951-1980.

Fig. 12

DISTRIBUTION DES PLUIES JOURNALIERES MAXI MALES A LARAGNE

PeViode 1951.1980Mois de mai. juin

2?

ru s variabit re'duife dt GUMBEL

I F = 1.F1, probobilité de non dépassement

- 0,»9»-

: o,99e

6

5

4

2

1

0 -

-1 -

2_]

0,995

0,990

0,980

0,960

0,940

0.920

0,900

0,850

0,100

0,700

0,600

0.500

0.400

0,300

0,200

0,100

0,050

0,010

0.001

-

/.//7

É'//

4/8/O

a

>^

o

.///.f/

t /

j

%/

^

////'

s>

//

///

10 20 50 40 50 60 70 80 90 100 130

PJmax (mm)

B.R.G.M/ ETS

Fig. 12


PeViode 1951.1980Mois de mai. juin

2?

ru s variabit re'duife dt GUMBEL

I F = 1.F1, probobilité de non dépassement

- 0,»9»-

: o,99e

6

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0.920

0,900

0,850

0,100

0,700

0,600

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PJmax (mm)

B.R.G.M/ ETS

Fig. 13


Période 1951.1980Mois de juillet, août

23

ru variable re'duit-e de gUmBEL

7

6^

Ul4 -

3^

-

:

2

-

1

0 -

-1 -

2 J

0,999-

0,998-

0 ,995 .

0,990 .

0.980-

0,960-

0.940-

0.920-

0, 900.

0,850 -

0,700.

0,600.

0,500.

0,400.

0,300.

0,200.

0,100 -

0 050.

0,010 .

0.001 .

r = 1

1

cc

oila/J

tpl

-l-l.

tx

ofoH

* //II*

proDÇ

1

0/

ff /il

1 Diiire

1

1 %

'U'7

ae n

'/ /

1 o

o

on ai

/ V

o

spassi

/

1 men T

Va

o

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 130PJ max (mm)

B.R.G.M /ETS

Fig. 13


Période 1951.1980Mois de juillet, août

23

ru variable re'duit-e de gUmBEL

7

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Ul4 -

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B.R.G.M /ETS

Fig. 14

DISTRIBUTION DES PLUIES JOURNALIERES MAXIMALES A LARAGNE

Période 1951 -1980

Mois de septembre » octobre , novembre

24

ru * voriable re'duite de gUMBEL

F : 1.F1, probobilité de non de'possement71

- 0,999-

6

5

3-

2

0 -

-1 -

-2 J120 130 140 150

PJ max. (mm)

B.R.G.M/ ETS

Fig. 14

DISTRIBUTION DES PLUIES JOURNALIERES MAXIMALES A LARAGNE

Période 1951 -1980

Mois de septembre » octobre , novembre

24

ru * voriable re'duite de gUMBEL

F : 1.F1, probobilité de non de'possement71

- 0,999-

6

5

3-

2

0 -

-1 -

-2 J120 130 140 150

PJ max. (mm)

B.R.G.M/ ETS

25

Le mois d'octobre se détache très nettement des autres mois dela saison pluvieuse, par le gradex le plus élevé (20,0 mm).

La même analyse des précipitations maximales a été faite parle BRGM, lors d'une précédente étude, sur les problèmes d'érosion dansles bassins du Real et du Tuébi (Alpes-Maritimes) - (réf. 5).. Pour la sta¬tion de Valberg (1674 m, commune de Péone) , les résul"cacs sonc les suivants

Gradex (mm) pour PJ max < seuil

Seuil (mm)

Gradex (mm) pour PJ max > seuil

M J J A S 0 N

9 9 9 9 11 15 18

30 - 20 20 20 20

30 9 14 14 22 34 18

Là encore le mois d'octobre, mais aussi les mois de septembreet novembre sont caractérisés par les gradex les plus élevés.

Dans la région de Laragne-Montgelin, l'agressivité de la pluiedurant le mois d'octobre est donc "susceptible" de produire les plus fortesérosion annuelles dans l'hypothèse où les couches superficielles du solprésentent encore, à cette saison, un stock mobilisable par la pluie. Eneffet, le mois d'octobre se situant en fin de saison pluvieuse, il estpossible que les couches du sol mobilisables, dont la cohésion et la résis¬tance à l'ablation ont été amoindries au cours de séquences alternativesde gel-dégel et d'humidif ication-dessication, ont déjà pu être érodées ettransportées lors d'épisodes pluvieux antérieurs.


D'EROSION DES MARNES

Compte tenu de ce qui précède, il apparaît que l'étude ultéri¬eure de l'érosion des bassins versants constitués en majorité de marnes(Terres Noires) devra tenir compte, notamment, de 4 types de processusfondamentaux :

* l'altération ou dégradation mécanique des horizonssuperficiels marneux sous l'effet des alternancesgel dégel : période novembre à mars ;

* l'entraînement et l'évacuation progressive des couchesde marnes altérées par les pluies : période mars àjuin ;

* nouvelle phase d'altération des couches marneuses su¬perficielles (décapées par les pluies précédentes) lorsdes séquences sécheresse hvunidification en été (juilletà aoiit) ;

nouvelle phase d'évacuation par les pluies des couchesaltérées : période d'août à novembre.

25

Le mois d'octobre se détache très nettement des autres mois dela saison pluvieuse, par le gradex le plus élevé (20,0 mm).

La même analyse des précipitations maximales a été faite parle BRGM, lors d'une précédente étude, sur les problèmes d'érosion dansles bassins du Real et du Tuébi (Alpes-Maritimes) - (réf. 5).. Pour la sta¬tion de Valberg (1674 m, commune de Péone) , les résul"cacs sonc les suivants

Gradex (mm) pour PJ max < seuil

Seuil (mm)

Gradex (mm) pour PJ max > seuil

M J J A S 0 N

9 9 9 9 11 15 18

30 - 20 20 20 20

30 9 14 14 22 34 18

Là encore le mois d'octobre, mais aussi les mois de septembreet novembre sont caractérisés par les gradex les plus élevés.

Dans la région de Laragne-Montgelin, l'agressivité de la pluiedurant le mois d'octobre est donc "susceptible" de produire les plus fortesérosion annuelles dans l'hypothèse où les couches superficielles du solprésentent encore, à cette saison, un stock mobilisable par la pluie. Eneffet, le mois d'octobre se situant en fin de saison pluvieuse, il estpossible que les couches du sol mobilisables, dont la cohésion et la résis¬tance à l'ablation ont été amoindries au cours de séquences alternativesde gel-dégel et d'humidif ication-dessication, ont déjà pu être érodées ettransportées lors d'épisodes pluvieux antérieurs.


D'EROSION DES MARNES

Compte tenu de ce qui précède, il apparaît que l'étude ultéri¬eure de l'érosion des bassins versants constitués en majorité de marnes(Terres Noires) devra tenir compte, notamment, de 4 types de processusfondamentaux :

* l'altération ou dégradation mécanique des horizonssuperficiels marneux sous l'effet des alternancesgel dégel : période novembre à mars ;

* l'entraînement et l'évacuation progressive des couchesde marnes altérées par les pluies : période mars àjuin ;

* nouvelle phase d'altération des couches marneuses su¬perficielles (décapées par les pluies précédentes) lorsdes séquences sécheresse hvunidification en été (juilletà aoiit) ;

nouvelle phase d'évacuation par les pluies des couchesaltérées : période d'août à novembre.

26

CARACTERISTIQUES DES BASSINS VERSANTS EXPERIMENTAUX

* **

¡f ..____BASSINS

¡; CARACTERISTIQUES

¡; SURFACE APPRO-

¡; XIMATIVE (ha)

¡; ALTITUDE (m)

Ü LITHOLOGIE

¡1 (étages)

Ü STRUCTURE

Ü VEGETATION

¡; PRESENCE

¡; D'OUVRAGES

Ü SEDIMENTS

¡; TRANSPORTES

¡; ECOULEMENT

¡; PROPRIETE

SAVOURNON

10

720 à 1015

OXFORDIEN

KIMMERRIDGIEN

SIMPLE

(pendage est)

NULLE A FAIBLE

(herbe)

NON

FINES ET

PLAQUETTES

INTERM

PRIVEE

ST GENIS

2 à 3

620 à 750

BATHONIEN

CALLOVIEN

SIMPLE

(pendage est)

NULLE

NON

FINES ET

PLAQUETTES

I T T E N T (N

PRIVEE

MISON

2 à 3

680 à 720

OXFORDIEN +

PLAC. GLACIAIRES

SIMPLE

FAIBLE (quel¬ques chênes)

NON

FINES ET

GALETS

ON P E R E N N

PRIVEE

LA MOTTE ;;

DU CAIRE ¡;

(Le Seignon) ¡¡

450 M

750 à 1480 ¡;

BATHONIEN ¡;

OXFORDIEN ¡;

VARIEE A ¡;

SIMPLE ;;

ABONDANTE jj

BARRAGE A ]\

L'ESTUAIRE IJ

FINES ET ;;

GALETS ;;

E) ;;

O.N.F. ¡;

Le principal critère de choix d'implantation des bassinsexpérimentaux était l'homogénéité, entre les bassins, du plus grand nom¬bre de facteurs physiographiques. Trois sites répondent directement àcette exigence (Savournon, St Genis, Mison) :

26

CARACTERISTIQUES DES BASSINS VERSANTS EXPERIMENTAUX

* **

¡f ..____BASSINS

¡; CARACTERISTIQUES

¡; SURFACE APPRO-

¡; XIMATIVE (ha)

¡; ALTITUDE (m)

Ü LITHOLOGIE

¡1 (étages)

Ü STRUCTURE

Ü VEGETATION

¡; PRESENCE

¡; D'OUVRAGES

Ü SEDIMENTS

¡; TRANSPORTES

¡; ECOULEMENT

¡; PROPRIETE

SAVOURNON

10

720 à 1015

OXFORDIEN

KIMMERRIDGIEN

SIMPLE

(pendage est)

NULLE A FAIBLE

(herbe)

NON

FINES ET

PLAQUETTES

INTERM

PRIVEE

ST GENIS

2 à 3

620 à 750

BATHONIEN

CALLOVIEN

SIMPLE

(pendage est)

NULLE

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FINES ET

PLAQUETTES

I T T E N T (N

PRIVEE

MISON

2 à 3

680 à 720

OXFORDIEN +

PLAC. GLACIAIRES

SIMPLE

FAIBLE (quel¬ques chênes)

NON

FINES ET

GALETS

ON P E R E N N

PRIVEE

LA MOTTE ;;

DU CAIRE ¡;

(Le Seignon) ¡¡

450 M

750 à 1480 ¡;

BATHONIEN ¡;

OXFORDIEN ¡;

VARIEE A ¡;

SIMPLE ;;

ABONDANTE jj

BARRAGE A ]\

L'ESTUAIRE IJ

FINES ET ;;

GALETS ;;

E) ;;

O.N.F. ¡;

Le principal critère de choix d'implantation des bassinsexpérimentaux était l'homogénéité, entre les bassins, du plus grand nom¬bre de facteurs physiographiques. Trois sites répondent directement àcette exigence (Savournon, St Genis, Mison) :

27

Ils sont constitués principalement de "Terres Noires" et meirnessombres apparentées (Jurassique). Ces formations, très abondantes dansla région, sont parmi celles qui posent le plus de problèmes d'érosionen Provence, ainsi que sur le pourtour méditerranéen.

Leur structure géomorphologique est simple ; ils ont un ou deuxravins principaux qui collectent les écoulements et les produits de l'éro¬sion en provenance des ravins élémentaires-

Ces trois bassins versants, non cultivés et très peu végétalisés,présentent un faciès typique de "bad-lands" avec des thalwegs erodes auxfortes pentes.

Ainsi, la maîtrise du plus grand nombre de paramètres (géologie,végétation, pente,...) devrait permettre d'évaluer le rôle des principauxfacteurs influençant l'érosion. Les résultats pourront être comparés à ceuxobtenus sur un bassin à pétysage varié. Le bassin de Seignon a été choisi,notamment, dans ce but. Il présente l'avantage d'avoir une retenue équi¬pable à l'exutoire. En effet, en 1962, un barrage en béton était construitsur le torrent du Seignon, destiné à retenir l'eau nécessaire à l'irriga¬tion des vergers de La Motte-du-Caire. Ce bassin versant alimentait, àl'origine, une retenue de 120.000 m3. En 1979, l'ouvrage était totalementcomblé par les sédiments issus de l'érosion des pentes du bassin versant(Réf. 3 et annexe 2 -planches photographiques)

Le site de Seignon permettra donc, également, l'étude des carac¬téristiques et de la stratigraphie des dépôts qui comblent actuellement laretenue.

27

Ils sont constitués principalement de "Terres Noires" et meirnessombres apparentées (Jurassique). Ces formations, très abondantes dansla région, sont parmi celles qui posent le plus de problèmes d'érosionen Provence, ainsi que sur le pourtour méditerranéen.

Leur structure géomorphologique est simple ; ils ont un ou deuxravins principaux qui collectent les écoulements et les produits de l'éro¬sion en provenance des ravins élémentaires-

Ces trois bassins versants, non cultivés et très peu végétalisés,présentent un faciès typique de "bad-lands" avec des thalwegs erodes auxfortes pentes.

Ainsi, la maîtrise du plus grand nombre de paramètres (géologie,végétation, pente,...) devrait permettre d'évaluer le rôle des principauxfacteurs influençant l'érosion. Les résultats pourront être comparés à ceuxobtenus sur un bassin à pétysage varié. Le bassin de Seignon a été choisi,notamment, dans ce but. Il présente l'avantage d'avoir une retenue équi¬pable à l'exutoire. En effet, en 1962, un barrage en béton était construitsur le torrent du Seignon, destiné à retenir l'eau nécessaire à l'irriga¬tion des vergers de La Motte-du-Caire. Ce bassin versant alimentait, àl'origine, une retenue de 120.000 m3. En 1979, l'ouvrage était totalementcomblé par les sédiments issus de l'érosion des pentes du bassin versant(Réf. 3 et annexe 2 -planches photographiques)

Le site de Seignon permettra donc, également, l'étude des carac¬téristiques et de la stratigraphie des dépôts qui comblent actuellement laretenue.

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EQUIPEMENTS DES BASSINS VERSANTS EXPERIMENTAUX

* **

5.1. APPAREILLAGE HYDRO-METEOROLOGIQUE

Pour répondre à l'un des importants objectifs du projet, lesquatre bassins versants ont reçu un équipement de pointe, alliant préci¬sion des mesures et facilité d'acquisition et de traitement des données.

Il comprend, notamment, des limnigraphes et pluviographes misau point en 1983-84 par la Sté ELSYDE (France) en collaboration avecl'ORSTOM, et implantés sur le terrain par les soins de l'ORSTOM, à partirde l'été 1984, après concertation avec le B.R.G.M.

Ces nouveaux équipements de mesure, de conception française,offrent l'originalité de l'enregistrement et de la gestion électroniquedes données. Les tests qu'ils ont subis en 1984 et subiront en 1985,notamment sur les bassins versants expérimentaux, leur permettront d'êtreprochainement tout-à-fait fiables et opérationnels.

5.1.1. Les pluviographes

Ils sont constitués d'un système appelé OEDIPE, dont la fonctionconsiste à mémoriser l'histogramme des basculements d'un pluviomètre àaugets, à contact de mercure (fig. 15 et annexe 2)

L'enregistrement est réalisé sur une cartouche à méffloire statiquenon volatile (EPROM) amovible (64 K octets de mémoire), permettant lasaisie de basculements datée à la seconde près ; un basculement correspon¬dant à 0,5 mm d'eau précitée.

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EQUIPEMENTS DES BASSINS VERSANTS EXPERIMENTAUX

* **

5.1. APPAREILLAGE HYDRO-METEOROLOGIQUE

Pour répondre à l'un des importants objectifs du projet, lesquatre bassins versants ont reçu un équipement de pointe, alliant préci¬sion des mesures et facilité d'acquisition et de traitement des données.

Il comprend, notamment, des limnigraphes et pluviographes misau point en 1983-84 par la Sté ELSYDE (France) en collaboration avecl'ORSTOM, et implantés sur le terrain par les soins de l'ORSTOM, à partirde l'été 1984, après concertation avec le B.R.G.M.

Ces nouveaux équipements de mesure, de conception française,offrent l'originalité de l'enregistrement et de la gestion électroniquedes données. Les tests qu'ils ont subis en 1984 et subiront en 1985,notamment sur les bassins versants expérimentaux, leur permettront d'êtreprochainement tout-à-fait fiables et opérationnels.

5.1.1. Les pluviographes

Ils sont constitués d'un système appelé OEDIPE, dont la fonctionconsiste à mémoriser l'histogramme des basculements d'un pluviomètre àaugets, à contact de mercure (fig. 15 et annexe 2)

L'enregistrement est réalisé sur une cartouche à méffloire statiquenon volatile (EPROM) amovible (64 K octets de mémoire), permettant lasaisie de basculements datée à la seconde près ; un basculement correspon¬dant à 0,5 mm d'eau précitée.

-Pluviomètre

-Système électroniqueenregistreur

-Batterie

Fig. 15 - Pluviographe enregisteurs (OEDIPE)

L'ensemble fonctionne sur batterie assurant une autonomie deplus de 8 mois. Un terminal de poche permet de visualiser, sur le terrain,le cumul total, le taux de remplissage de la cartouche et de vérifier latension de la batterie. Le contenu des cartouches peut être transféré surun micro-ordinateur à 1'aide d'une interface. les données peuvent ensuiteêtre facilement traitées par utilisation de logiciels appropriés ; certainslogiciels sont en cours de développement par 1'ORSTOM (intensité en 1 mn,en 5 mn,...), ce qui facilite leur interprétation. Une cartouche peut êtreréutilisée plus de 200 fois. Un problème n'est cependant pas résolu parle constructeur, celui du chauffage de l'entonnoir et du système de bas-culement en période de gel et de précipitations neigeuses.

5.1.2* Les limnigraphes

De la même manière que les pluviographes, les limnigraphes secomposent d'un système autonome d'enregistrement d'informations limni-métriques appelé CHLOE, auquel se connecte une sonde à pression immergéeS.P.I, (fig. 17). Le temps d'échantillonage des mesures, ainsi que le

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seuil de variation de la hauteur d'eau déclenchant l'enregistrement sontsélectionnés par roues codeuses. La sonde multi-paramètres utilisée doitcommuniquer :

* la profondeur d'immersion (hauteur limnimétrique) ;

* la température de 1'eau ;

* la conductivité de l'eau.

Cette sonde n'a pas encore pu, en raison de retards de livraison,être testée sur les bassins versants expérimentaux où des problèmes spéci-fiques devront être résolus en raison de la faiblesse, de la non pérennitédes écoulements, des fortes concentrations en sédiments dans les réseauxhydrographiques, et des dimensions importantes de la sonde par rapport auxlames d'eau écoulées aux stations de mesures.

L'enregistrement est réalisé sur des cartouches de type EPROMcomme pour le système OEDIPE.

Fig. 16 — Système d'enregistrementlimnimétrique CHLOE

Fig. 17 - Sonde SPI

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Les systèmes CHLOE et OEDIPE peuvent être, en option, connectésà des équipements de télé-transmission des données par satellite (ARGOS,METEOSAT,...) - (voir § 6).

A ce jour, deux pluviographes sont installés sur chacun des troisbassins versants de quelques hectares (annexe 2)- Sur le bassin du Seignonoù xl est prévu un minimum de 4 pluviographes, un seul est actuellement im¬planté à l'exutoire du bassin. Les premières lectures des cartouches

mémoires de cnacun des deux postes des bassins de St Genis et Mison mon¬trent une similitude parfaite des enregistrements.

Sur ces bassins de petite taille, un seul poste pourra êtreconservé, si des pluviographes s ' évèrent utiles ailleurs.

Ces appareils sont actuellement en fonctionnement, certainsdepuis seulement quelques semaines, à la suite d'un manque de cartouchesEPROM dij à des livraison incomplètes. Les mises en exploitation les plusanciennes remontent au 26 août 1984, sur le bassin de Mison.

Le retard de mise en place définitive des stations limnigraphi¬ques est dû à un certain nombre de problèmes :

* retards de livraison par les constructeurs ;

* vérification du fonctionnement du système CHLOE surune rivière à écoulement continu : un limnigraphe estactuellement en fonctionnement-test sur le Buech ;

* détermination et aménagement à l'exutoire des bassinsexpérimentaux, d'une section d'écoulement stable àgéométrie simple, grâce à la construction d'éléments deparements en béton. Voir notamment celui réalisé sur lebassin de Mison (annexe 2, photo. 5).

5.2. TARAGE DES STATIONS LIMNIGRAPHIQUES

Le tarage d'une station limnigraphique consiste à rechercherempiriquement (mesure de débits sur le terrain) ou théoriquement (cas desdéversoirs de forme géométrique connue), une relation liant hauteur del'eau et débit, pour une section d'écoulement donnée. La courbe de tarageainsi obtenue permet l'estimation directe du débit par simple lecture dela hauteur d'eau à la section étudiée.

Différentes solutions apparaissent suivant les bassins versants :

* sur le bassin de St Genis est prévue l'implantation d'undéversoir triangulaire. Avec ce type d'aménagement, la relation hauteur-débit est connue d'après les caractéristiques du déversoir, lequel ne doitpas s 'engraver, ce qui nécessite le piégeage des sédiments en amont ;

* sur le bassin du Seignon, l'eau est évacuée par le déversoir dubarrage, de type "saut de ski". La relation hauteur-débit pourra, là aussi,être aisément déterminée après quelques mesures de tarage, car la majoritédes sédiments grossiers est stockée dans la cuvette à l'amont du déversoir ;

En l'absence de déversoir, le tarage des sections d'écoulements'effectuera grâce à une série de mesures des vitesses d'écoulement utili¬sant la "méthode de jaugeage au moulinet". C'est une méthode de jaugeageclassique basée sur l'utilisation d'une hélice mobile, fixée au bout d'uneperche tenue par le jaugeur (opérateur). L'ensemble est complété par unmontage électrique simple, permettant la lecture sur un compteur du nombrede tours de rotation de l'hélice, ce qui donne ensuite la vitesse.

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Les systèmes CHLOE et OEDIPE peuvent être, en option, connectésà des équipements de télé-transmission des données par satellite (ARGOS,METEOSAT,...) - (voir § 6).

A ce jour, deux pluviographes sont installés sur chacun des troisbassins versants de quelques hectares (annexe 2)- Sur le bassin du Seignonoù xl est prévu un minimum de 4 pluviographes, un seul est actuellement im¬planté à l'exutoire du bassin. Les premières lectures des cartouches

mémoires de cnacun des deux postes des bassins de St Genis et Mison mon¬trent une similitude parfaite des enregistrements.

Sur ces bassins de petite taille, un seul poste pourra êtreconservé, si des pluviographes s ' évèrent utiles ailleurs.

Ces appareils sont actuellement en fonctionnement, certainsdepuis seulement quelques semaines, à la suite d'un manque de cartouchesEPROM dij à des livraison incomplètes. Les mises en exploitation les plusanciennes remontent au 26 août 1984, sur le bassin de Mison.

Le retard de mise en place définitive des stations limnigraphi¬ques est dû à un certain nombre de problèmes :

* retards de livraison par les constructeurs ;

* vérification du fonctionnement du système CHLOE surune rivière à écoulement continu : un limnigraphe estactuellement en fonctionnement-test sur le Buech ;

* détermination et aménagement à l'exutoire des bassinsexpérimentaux, d'une section d'écoulement stable àgéométrie simple, grâce à la construction d'éléments deparements en béton. Voir notamment celui réalisé sur lebassin de Mison (annexe 2, photo. 5).

5.2. TARAGE DES STATIONS LIMNIGRAPHIQUES

Le tarage d'une station limnigraphique consiste à rechercherempiriquement (mesure de débits sur le terrain) ou théoriquement (cas desdéversoirs de forme géométrique connue), une relation liant hauteur del'eau et débit, pour une section d'écoulement donnée. La courbe de tarageainsi obtenue permet l'estimation directe du débit par simple lecture dela hauteur d'eau à la section étudiée.

Différentes solutions apparaissent suivant les bassins versants :

* sur le bassin de St Genis est prévue l'implantation d'undéversoir triangulaire. Avec ce type d'aménagement, la relation hauteur-débit est connue d'après les caractéristiques du déversoir, lequel ne doitpas s 'engraver, ce qui nécessite le piégeage des sédiments en amont ;

* sur le bassin du Seignon, l'eau est évacuée par le déversoir dubarrage, de type "saut de ski". La relation hauteur-débit pourra, là aussi,être aisément déterminée après quelques mesures de tarage, car la majoritédes sédiments grossiers est stockée dans la cuvette à l'amont du déversoir ;

En l'absence de déversoir, le tarage des sections d'écoulements'effectuera grâce à une série de mesures des vitesses d'écoulement utili¬sant la "méthode de jaugeage au moulinet". C'est une méthode de jaugeageclassique basée sur l'utilisation d'une hélice mobile, fixée au bout d'uneperche tenue par le jaugeur (opérateur). L'ensemble est complété par unmontage électrique simple, permettant la lecture sur un compteur du nombrede tours de rotation de l'hélice, ce qui donne ensuite la vitesse.

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En pratique, la mesure est effectuée sur plusieurs verticaleset à différentes profondeurs, suivant la hauteur de l'eau sur la section.Chaque valeur de vitesse de l'eau est représentative d'une portion del'écoulement et définit un débit partiel.

Le débit total est obtenu en sommant l'ensemble des débitspartiels de la section d'écoulement.

Cette méthode permet d'intégrer les variations locales devitesse de l'eau sur la section de passage. Un problème se pose car cettetechnique nécessite la constance du débit liquide au cours de la mesure.Or, sur les bassins de quelques hectares que nous avons présentés, l'écou¬lement n'est effectif qu'en période de pluie, le temps de concentration esttrès faible, d'où un débit à l'exutoire rarement permanent en intensité etdurée. La mesure au moulinet doit donc être la plus rapide possible pourque l'on puisse être sûr de la validité des résultats. Dans un souci deprécision, cette contrainte oblige l'opérateur à se fixer un nombre res¬treint de points de mesure, qui soit pourtant suffisant pour décrire cor¬rectement l'écoulement sur la section. D'où l'intérêt de pouvoir disposerde déversoirs tarés quand on peut éviter les problèmes d ' engravement grâceà des fosses à sédiments placées en amont.

5.3. MESURE DE L'EROSION ET DES TRANSPORTS SOLIDES

Différentes solutions complémentaires ont été envisagées pourla mesure de l'érosion et des transports solides.

5.3.1. Les fosses à sédiments

Situées à l'exutoire du bassin versant et, suivant le cas,avant ou après la station limnigraphique, ces fosses piègent les sédimentscharriés par l'eau ou transportés en suspension. Elles permettent une éva¬luation volumique de l'érosion des sols sur une période de temps donnée.

Leur mise en place est prévue début 1985, sur les bassins versantsde faible extension (Mison, Savournon et St Genis), après que l'observationd'un nombre de crues suffisant aura permis de préciser l'ordre de grandeurdes volumes de sédiments charriés, et donc la taille des fosses à sédiments.

5.3.2. Les préleveurs de matières en suspension (M. E.S.)

Un préleveur automatique de M. E.S. effectue, en fait, des pré¬lèvements d'eau sélectifs en fonction du temps ou des débits liquides.Après analyse en laboratoire des échantillons ainsi obtenus, il est possi¬ble de tenter de mettre en évidence les relations existant éventuellemententre le débit liquide et la concentration en M. E.S.

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En pratique, la mesure est effectuée sur plusieurs verticaleset à différentes profondeurs, suivant la hauteur de l'eau sur la section.Chaque valeur de vitesse de l'eau est représentative d'une portion del'écoulement et définit un débit partiel.

Le débit total est obtenu en sommant l'ensemble des débitspartiels de la section d'écoulement.

Cette méthode permet d'intégrer les variations locales devitesse de l'eau sur la section de passage. Un problème se pose car cettetechnique nécessite la constance du débit liquide au cours de la mesure.Or, sur les bassins de quelques hectares que nous avons présentés, l'écou¬lement n'est effectif qu'en période de pluie, le temps de concentration esttrès faible, d'où un débit à l'exutoire rarement permanent en intensité etdurée. La mesure au moulinet doit donc être la plus rapide possible pourque l'on puisse être sûr de la validité des résultats. Dans un souci deprécision, cette contrainte oblige l'opérateur à se fixer un nombre res¬treint de points de mesure, qui soit pourtant suffisant pour décrire cor¬rectement l'écoulement sur la section. D'où l'intérêt de pouvoir disposerde déversoirs tarés quand on peut éviter les problèmes d ' engravement grâceà des fosses à sédiments placées en amont.

5.3. MESURE DE L'EROSION ET DES TRANSPORTS SOLIDES

Différentes solutions complémentaires ont été envisagées pourla mesure de l'érosion et des transports solides.

5.3.1. Les fosses à sédiments

Situées à l'exutoire du bassin versant et, suivant le cas,avant ou après la station limnigraphique, ces fosses piègent les sédimentscharriés par l'eau ou transportés en suspension. Elles permettent une éva¬luation volumique de l'érosion des sols sur une période de temps donnée.

Leur mise en place est prévue début 1985, sur les bassins versantsde faible extension (Mison, Savournon et St Genis), après que l'observationd'un nombre de crues suffisant aura permis de préciser l'ordre de grandeurdes volumes de sédiments charriés, et donc la taille des fosses à sédiments.

5.3.2. Les préleveurs de matières en suspension (M. E.S.)

Un préleveur automatique de M. E.S. effectue, en fait, des pré¬lèvements d'eau sélectifs en fonction du temps ou des débits liquides.Après analyse en laboratoire des échantillons ainsi obtenus, il est possi¬ble de tenter de mettre en évidence les relations existant éventuellemententre le débit liquide et la concentration en M. E.S.

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L'utilisation d'échantillonneurs automatiques classiques estétudiée. A l'heure actuelle, un préleveur récemment mis au point parl'ORSTOM et exploité au Sénégal avec satisfaction, est prévu. Il s'agitd'un système de flacons qui se remplissent sélectivement par un réseaude siphons, à la montée de la crue.

Seul le bassin du Seignon, grâce à son exutoire, peut recevoirun équipement important (une dizaine de flacons) avec peu d'aménagementsspécifiques. De plus, l'écoulement bien que faible, est relativement con¬tinu sur ce bassin durant 1 '.année ; sa superficie, ainsi qu'un couvertvégétal important, augmentent le temps de concentration de l'eau et lis¬sent les hydrogrammes de crues, ce qui favorise la précision des prélève¬ments pour des débits donnés.

L'équipement des petits bassins en préleveurs de MES est prévumais ne sera possible qu'avec un nombre de flacons réduit (4 à 5 flacons).

L'utilisation de Jauges et sondes turbidimétriques fixes pourla mesure en continu des transports solides à l'exutoire de certainsbassins est également à l'étude, notamment au BRGM/E.T.S.

Ajoutons qu'il sera effectué, dans la mesure du possible (pré¬sence d'observateurs), des prélèvements ponctuels et manuels d'eau et deM. E.S. à l'exutoire des bassins versants, en période de crues, pour déter¬mination des concentrations en sédiments après analyses de laboratoire.

5.3.3. Suivi topographique et géotechnique de l'érosion des sols

La variation topographique du lit et des versants soumis àl'érosion peut être observée et mesurée, en complément des mesures topo¬graphiques au niveau et au théodolite, par utilisation d'un système simplede "pointes repères". Plusieurs solutions existent ; citons la pluscourante :

* une pointe métallique fine de 15 à 30 cm est enfoncée jus¬qu'au refus, dans le sol. Sur la partie émergente, on glisse une rondellecoulissante qui vient se poser sur le sol. La tige enfoncée profondémentdoit rester fixe, tandis que la rondelle "solidaire" de la surface du sol(voir fig. 18) doit l'accompagner dans ses variations de niveau (gonfle¬ment, retrait et décapage/érosion). L'observation régulière de la distancerondelle/sommet de la pointe (H) permet de suivre les variations topogra¬phiques de la surface du sol au voisinage immédiat des pointes.

Rondelle coulissante

Sol

Tige me'tollique fixe

Fig. 18 - Schéma d'une pointe-repère.

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L'utilisation d'échantillonneurs automatiques classiques estétudiée. A l'heure actuelle, un préleveur récemment mis au point parl'ORSTOM et exploité au Sénégal avec satisfaction, est prévu. Il s'agitd'un système de flacons qui se remplissent sélectivement par un réseaude siphons, à la montée de la crue.

Seul le bassin du Seignon, grâce à son exutoire, peut recevoirun équipement important (une dizaine de flacons) avec peu d'aménagementsspécifiques. De plus, l'écoulement bien que faible, est relativement con¬tinu sur ce bassin durant 1 '.année ; sa superficie, ainsi qu'un couvertvégétal important, augmentent le temps de concentration de l'eau et lis¬sent les hydrogrammes de crues, ce qui favorise la précision des prélève¬ments pour des débits donnés.

L'équipement des petits bassins en préleveurs de MES est prévumais ne sera possible qu'avec un nombre de flacons réduit (4 à 5 flacons).

L'utilisation de Jauges et sondes turbidimétriques fixes pourla mesure en continu des transports solides à l'exutoire de certainsbassins est également à l'étude, notamment au BRGM/E.T.S.

Ajoutons qu'il sera effectué, dans la mesure du possible (pré¬sence d'observateurs), des prélèvements ponctuels et manuels d'eau et deM. E.S. à l'exutoire des bassins versants, en période de crues, pour déter¬mination des concentrations en sédiments après analyses de laboratoire.

5.3.3. Suivi topographique et géotechnique de l'érosion des sols

La variation topographique du lit et des versants soumis àl'érosion peut être observée et mesurée, en complément des mesures topo¬graphiques au niveau et au théodolite, par utilisation d'un système simplede "pointes repères". Plusieurs solutions existent ; citons la pluscourante :

* une pointe métallique fine de 15 à 30 cm est enfoncée jus¬qu'au refus, dans le sol. Sur la partie émergente, on glisse une rondellecoulissante qui vient se poser sur le sol. La tige enfoncée profondémentdoit rester fixe, tandis que la rondelle "solidaire" de la surface du sol(voir fig. 18) doit l'accompagner dans ses variations de niveau (gonfle¬ment, retrait et décapage/érosion). L'observation régulière de la distancerondelle/sommet de la pointe (H) permet de suivre les variations topogra¬phiques de la surface du sol au voisinage immédiat des pointes.

Rondelle coulissante

Sol

Tige me'tollique fixe

Fig. 18 - Schéma d'une pointe-repère.

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Des réseaux de "pointes repères" installés sur des parcellestémoins permettront une évaluation volumique de l'érosion des sols.Quelques réseaux de ces repères ont déjà été mis en place sur certainesravines des bassins versants expérimentaux, par les équipes du BRGM

(Savournon, Mison) et de l'ORSTOM (St Genis).

Cette technique simple peut être améliorée afin d'obtenir uneplus grande facilité et précision de mesures.

C'est ainsi que l'Atelier E.T. S. du BRGM a mis au point etperfectionné une règle gabarit mobile permettant de mesurer précisémentl'évolution de la topographie de la surface de bandes de versants de 2 m

de large allant des crêtes aux thalwegs.

De telles parcelles allant de quelques mètres carrés à la dizainede mètres carrés, ou bandes témoins de versants (découpés suivant la pented'écoulement) sont suivies depuis fin 1984 par le BRGM, sur les bassinsde Savournon et St Genis, afin d'apprécier et d'évaluer notamment l'effetdes alternances gel-dégel sur le foisonnement des Terres Noires en périodehivernale et de préparer l'étude de l'érosion hydrique.

Les premières observations réalisées par le BRGM permettentd'ores et déjà de mettre en évidence le comportement différent des versantsd'adret et d'ubac, en raison de la moindre fréquence journalière des alter¬nances gel-dégel sur les versants à l'ombre.

L'Atelier E.T. S. du BRGM étudie également la mise en oeuvre deprocédés de mesure et d'analyses physiques et géotechniques qui permet¬traient de compléter les observations précédentes sur l'évolution topo¬graphique des versants-témoins et, fin 1984, une campagne d'échantillon¬nage et d'analyses minéralogiques, granulomêtriques et géochimiques desformations superficielles des versants et des sédiments transportés dans lesravines a démarré .

Un projet d'équipement fixe pour le suivi sur plusieurs cycleshydrologiques de l'altération et de l'érosion de ravines marneuses de typebad-lands, mis au point par l'Atelier E.T. S., devrait pouvoir être mis enoeuvre en 1985.

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Des réseaux de "pointes repères" installés sur des parcellestémoins permettront une évaluation volumique de l'érosion des sols.Quelques réseaux de ces repères ont déjà été mis en place sur certainesravines des bassins versants expérimentaux, par les équipes du BRGM

(Savournon, Mison) et de l'ORSTOM (St Genis).

Cette technique simple peut être améliorée afin d'obtenir uneplus grande facilité et précision de mesures.

C'est ainsi que l'Atelier E.T. S. du BRGM a mis au point etperfectionné une règle gabarit mobile permettant de mesurer précisémentl'évolution de la topographie de la surface de bandes de versants de 2 m

de large allant des crêtes aux thalwegs.

De telles parcelles allant de quelques mètres carrés à la dizainede mètres carrés, ou bandes témoins de versants (découpés suivant la pented'écoulement) sont suivies depuis fin 1984 par le BRGM, sur les bassinsde Savournon et St Genis, afin d'apprécier et d'évaluer notamment l'effetdes alternances gel-dégel sur le foisonnement des Terres Noires en périodehivernale et de préparer l'étude de l'érosion hydrique.

Les premières observations réalisées par le BRGM permettentd'ores et déjà de mettre en évidence le comportement différent des versantsd'adret et d'ubac, en raison de la moindre fréquence journalière des alter¬nances gel-dégel sur les versants à l'ombre.

L'Atelier E.T. S. du BRGM étudie également la mise en oeuvre deprocédés de mesure et d'analyses physiques et géotechniques qui permet¬traient de compléter les observations précédentes sur l'évolution topo¬graphique des versants-témoins et, fin 1984, une campagne d'échantillon¬nage et d'analyses minéralogiques, granulomêtriques et géochimiques desformations superficielles des versants et des sédiments transportés dans lesravines a démarré .

Un projet d'équipement fixe pour le suivi sur plusieurs cycleshydrologiques de l'altération et de l'érosion de ravines marneuses de typebad-lands, mis au point par l'Atelier E.T. S., devrait pouvoir être mis enoeuvre en 1985.

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SYSTEMESDE TRANSMISSION DES DONNEES PAR SATELLITE ^

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6.1. CHOIX DU SYSTEME DE TELE-TRANSMISSION DE DONNEES

La valorisation des données hydro-climatologiques, de typeséries chronologiques, mesurées sur le terrain dans un ensemble de bassinsversants expérimentaux, à partir de capteurs et d'enregistreurs demesures (pluviographes, limnigraphes,...) est une opération dont la comple¬xité augmente notamment avec le nombre des paramètres mesurés, le nombredes bassins versants, la fréquence et la durée du programme d'observation.

En effet, si l'on considère un bassin versant expérimentaléquipé d'un limnigraphe et de deux pluviographes (cas des bassins versantsexpérimentaux PACA), fonctionnant au pas de temps de la minute, on peutobtenir, au cours d'épisodes pluvieux, six données par minute : troisdonnées numériques (hauteur d'eau, basculements d'auget) et trois donnéeshoraires (date et heure de chaque mesure), soit :

* 360 données par heure, par bassin versant ;

* 8.640 données par jour, p2ir bassin versant, au coursd'épisodes pluvieux exceptionnels.

On conçoit aisément que la saisie, la gestion et le traitementd'une telle masse d'informations ne puisse se faire "à la main", d'où unpremier choix porté sur les enregistreurs (pluviographes et limnigraphes)de type ELSYDE, munis de cartouches EPROM permettant l'enregistrement surplace des données mesurées (§ 5.1.).

Ce dernier système constitue déjà un progrès significatif parrapport aux enregistreurs classiques sur bandes papier, lesquels néces¬sitent un dépouillement manuel des données graphiques. Les cartouchespeuvent, en effet, être vidées, via une interface, sur un ordinateur debureau pour le traitement numérique des données.

(*) Extrait de ref. 6

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SYSTEMESDE TRANSMISSION DES DONNEES PAR SATELLITE ^

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6.1. CHOIX DU SYSTEME DE TELE-TRANSMISSION DE DONNEES

La valorisation des données hydro-climatologiques, de typeséries chronologiques, mesurées sur le terrain dans un ensemble de bassinsversants expérimentaux, à partir de capteurs et d'enregistreurs demesures (pluviographes, limnigraphes,...) est une opération dont la comple¬xité augmente notamment avec le nombre des paramètres mesurés, le nombredes bassins versants, la fréquence et la durée du programme d'observation.

En effet, si l'on considère un bassin versant expérimentaléquipé d'un limnigraphe et de deux pluviographes (cas des bassins versantsexpérimentaux PACA), fonctionnant au pas de temps de la minute, on peutobtenir, au cours d'épisodes pluvieux, six données par minute : troisdonnées numériques (hauteur d'eau, basculements d'auget) et trois donnéeshoraires (date et heure de chaque mesure), soit :

* 360 données par heure, par bassin versant ;

* 8.640 données par jour, p2ir bassin versant, au coursd'épisodes pluvieux exceptionnels.

On conçoit aisément que la saisie, la gestion et le traitementd'une telle masse d'informations ne puisse se faire "à la main", d'où unpremier choix porté sur les enregistreurs (pluviographes et limnigraphes)de type ELSYDE, munis de cartouches EPROM permettant l'enregistrement surplace des données mesurées (§ 5.1.).

Ce dernier système constitue déjà un progrès significatif parrapport aux enregistreurs classiques sur bandes papier, lesquels néces¬sitent un dépouillement manuel des données graphiques. Les cartouchespeuvent, en effet, être vidées, via une interface, sur un ordinateur debureau pour le traitement numérique des données.

(*) Extrait de ref. 6

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Une telle opération, qui facilite déjà considérablement lagestion et le traitement des données mesurées in situ, nécessite cepen¬dant une collecte régulière des cartouches (une fois par semaine, parmois,...) et leur traitement individuel et différé sur ordinateur, selonun mode semi-automatique, ce qui n'autorise ni le traitement en tempsréel des données, ni la télé- surveillance continue du fonctionnement desinstallations de mesure.

Ces deux dernières possibilités sont particulièrement intéres¬santes dans le cas de systèmes d'acquisition de données installés dansdes sites éloignés, peu accessibles, ou/et dont l'objectif est de permettrela préparation rapide de décisions en fonction d'informations sur desphénomènes exceptionnels.

Les fonctions télé-transmission des données (à distance), tempsréel et télé-surveillance ne sont envisageables, à l'heure actuelle, quepar l'intermédiaire de trois types de réseaux de communication : téléphone,radio, satellite.

Après étude des facilités offertes par ces trois modes de trans¬mission, de leurscoûts respectifs et de leurs possibilités de mise enoeuvre en France et hors métropole, il est apparu que le système de télé-transmission satellite offrait les plus grands avantages, tout en étantporteur de promesses importantes de développements technologiques rapidesdans un proche avenir.

Il a donc été décidé de mettre en oeuvre, de tester et de tenterde valoriser un tel système à l'occasion du projet de recherche "bassinsversants expérimentaux PACA".

6.2. SATELLITES GEOSTATIONNAIRES ET SATELLITES A ORBITE BASSE

Deux systèmes de transmission de données par satellites ont étéprogressivement mis en oeuvre depuis 1974 :

METEOSAT (ESAILONGITUDE

satelliteléostatlonnaire

OMSUtopwi)140* I

Fig. 19 Systèmesde transmission des données par satellite.

36

Une telle opération, qui facilite déjà considérablement lagestion et le traitement des données mesurées in situ, nécessite cepen¬dant une collecte régulière des cartouches (une fois par semaine, parmois,...) et leur traitement individuel et différé sur ordinateur, selonun mode semi-automatique, ce qui n'autorise ni le traitement en tempsréel des données, ni la télé- surveillance continue du fonctionnement desinstallations de mesure.

Ces deux dernières possibilités sont particulièrement intéres¬santes dans le cas de systèmes d'acquisition de données installés dansdes sites éloignés, peu accessibles, ou/et dont l'objectif est de permettrela préparation rapide de décisions en fonction d'informations sur desphénomènes exceptionnels.

Les fonctions télé-transmission des données (à distance), tempsréel et télé-surveillance ne sont envisageables, à l'heure actuelle, quepar l'intermédiaire de trois types de réseaux de communication : téléphone,radio, satellite.

Après étude des facilités offertes par ces trois modes de trans¬mission, de leurscoûts respectifs et de leurs possibilités de mise enoeuvre en France et hors métropole, il est apparu que le système de télé-transmission satellite offrait les plus grands avantages, tout en étantporteur de promesses importantes de développements technologiques rapidesdans un proche avenir.

Il a donc été décidé de mettre en oeuvre, de tester et de tenterde valoriser un tel système à l'occasion du projet de recherche "bassinsversants expérimentaux PACA".

6.2. SATELLITES GEOSTATIONNAIRES ET SATELLITES A ORBITE BASSE

Deux systèmes de transmission de données par satellites ont étéprogressivement mis en oeuvre depuis 1974 :

METEOSAT (ESAILONGITUDE

satelliteléostatlonnaire

OMSUtopwi)140* I

Fig. 19 Systèmesde transmission des données par satellite.

37

6.2.1. Satellites géostationnaires

Les satellites géostationnaires actuellement en usage sontles suivants : METEOSAT (ESA/Europe) ; GOES/Est et GOES/West (U.S.A.)GMS (Japon) et INSAT/GOMS/GOES (Inde/URSS).

Les satellites géostationnaires, situés à 36.000 km d'altitudedans le plan de l'équateur, sont immobiles par rapport à la Terre, doncvisibles en permanence des points situés sous leur zone de couverture. Cessatellites, initialement destinés à la météorologie et coordonnés à l'éche-lon mondial par le groupe CGMS, disposent, à l'exception d'INSAT, de sys-tèmes de transmission de données d'environnement et permettent une couver-ture quasi-totale du Globe terrestre.

340* ÎTO" 300* 330"

W O* E

LONOITUQE Imaging and telecommunications coverage

Images within this area used quantitatively

Fig. 20 - Satellites géostationnaires et zones de couverture.

Le système METEOSAT, avec deux satellites en orbite au-dessusde l'équateur, à la longitude 0°, permet comme l'indique la fig.20 ci-dessus, la transmission de données pour l'Europe, l'Afrique, le Moyen-Orient,les Antilles et la majeure partie de l'Amérique du Sud, en plus de sa fonc-tion prise et dissémination d'images météorologiques.

Le système de collecte et de transmission de données METEOSAT,géré par l'Agence spatiale européenne (ESA)*a été conçu en compatibilitéavec les autres systèmes de télé-transmission par satellites géostation-naires (coordination CGMS), ce qui permet la collecte et la transmissionde données à partir de plates-formes mobiles (capteurs et balises d'émis-sion = D.C.P.) embarqués sur des avions ou navires.

* (ESA = European Space Agency)

38

Les plates-formes de collecte de données (DCP) peuvent fonc¬tionner, dans le système METEOSAT, selon trois modes d'émission princi¬paux :

* émission automatique, à intervalle fixe déterminépar une horloge interne : lh, 3h, ... 24 h ;

* émission sur interrogation, à partir d'une commandeadressée par l'utilisateur à la DCP via le centreESA /ESOC (Darmstadt) et le satellite ;

* émission en mode alerte, avec transmission automatiquepar la DCP d'un message court (184 bits), quand unparamètre mesuré dépasse un seuil donné.

La longueur maximale du message METEOSAT utilisable pour latransmission des données mesurées in situ par les DCP est de 5.192 bits(649 mots de 8 bits), la durée maximale d'émission d'une DCP étant de60 secondes à une cadence de 100 bits/seconde.

Les DCP "domestiques" ou privées émettent dans la gamme defréquence 402,1 à 402,2 MHz pour METEOSAT.

6.2.2. Satellitesà orbite basse

Les deux satellites météorologiques NOAA-TIROS/N (U.S.A.),placés en orbite circulaire polaire à 830 - 870 km + 18 km d'altitude,portent le système (DCLS) de localisation et de collecte de données ARGOS,lequel est exploité techniquement et administrativement par le serviceARGOS du C.N.E.S. basé à Toulouse.

Les deux satellites, qui ne sont pas géostationnaires maistournent autour de la Terre en passant par les deux pôles, avec une pé¬riode de révolution de 101 mn, ont des orbites circulaires héliosynchronesdécalées de 75°, ce qui signifie que le plan de l'orbite tourne autour del'axe des pôles à la même vitesse que la Terre tourne autour du soleil.

De cette façon, un satellite passe toujours à la même heuresolaire locale en visibilité d'une plate-forme (DCP) donnée, en décalantson orbite de 25° vers l'Ouest du fait de la rotation de la Terre.

Au cours de son déplacement sur son orbite, chaque satellitepeut recevoir, au cours d'un intervalle de 10 mn environ, des informa¬tions émises par les DCP dans un rayon de 2.000 à 2.500 km autour de laverticale du satellite au sol, soit un rayon trois fois plus petit quepour le système METEOSAT.

38

Les plates-formes de collecte de données (DCP) peuvent fonc¬tionner, dans le système METEOSAT, selon trois modes d'émission princi¬paux :

* émission automatique, à intervalle fixe déterminépar une horloge interne : lh, 3h, ... 24 h ;

* émission sur interrogation, à partir d'une commandeadressée par l'utilisateur à la DCP via le centreESA /ESOC (Darmstadt) et le satellite ;

* émission en mode alerte, avec transmission automatiquepar la DCP d'un message court (184 bits), quand unparamètre mesuré dépasse un seuil donné.

La longueur maximale du message METEOSAT utilisable pour latransmission des données mesurées in situ par les DCP est de 5.192 bits(649 mots de 8 bits), la durée maximale d'émission d'une DCP étant de60 secondes à une cadence de 100 bits/seconde.

Les DCP "domestiques" ou privées émettent dans la gamme defréquence 402,1 à 402,2 MHz pour METEOSAT.

6.2.2. Satellitesà orbite basse

Les deux satellites météorologiques NOAA-TIROS/N (U.S.A.),placés en orbite circulaire polaire à 830 - 870 km + 18 km d'altitude,portent le système (DCLS) de localisation et de collecte de données ARGOS,lequel est exploité techniquement et administrativement par le serviceARGOS du C.N.E.S. basé à Toulouse.

Les deux satellites, qui ne sont pas géostationnaires maistournent autour de la Terre en passant par les deux pôles, avec une pé¬riode de révolution de 101 mn, ont des orbites circulaires héliosynchronesdécalées de 75°, ce qui signifie que le plan de l'orbite tourne autour del'axe des pôles à la même vitesse que la Terre tourne autour du soleil.

De cette façon, un satellite passe toujours à la même heuresolaire locale en visibilité d'une plate-forme (DCP) donnée, en décalantson orbite de 25° vers l'Ouest du fait de la rotation de la Terre.

Au cours de son déplacement sur son orbite, chaque satellitepeut recevoir, au cours d'un intervalle de 10 mn environ, des informa¬tions émises par les DCP dans un rayon de 2.000 à 2.500 km autour de laverticale du satellite au sol, soit un rayon trois fois plus petit quepour le système METEOSAT.

39

Compte tenu de la présence des deux satellites sur orbitepolaires décalés, le nombre théorique minimum de créneaux d'é¬mission par le système ARGOS varie, selon la latitude des plates-formes de collecte de données (DCP) de :

* latitude 0° (équateur)* latitude 45° (France)* latitude 90° (pôle)

= 6 créneaux= 10 créneaux= 28 créneaux

ce qui permet d'assurer, en principe, sous nos latitudes, une émissionde données toutes les 2,4 à 3 heures (fréquence d'émission des DCP unique401,65 MHz) .

En fait, compte tenu du fait que le mode d'émission des DCP

est périodique (émission d'un message d'une durée de 0,36 à 0,92 s toutesles 40 à 200 s, que le satellite soit en visibilité ou non), l'accès ausystème DCLS de collecte des données ARGOS embarqué sur satellite estaléatoire .

Ce mode d'accès aléatoire a pour conséquence le risque reconnupar le service ARGOS, de non acquisition d'un message de DCP dû, notam¬ment .

* à une interférence avec une émission simultanée d'uneautre DCP reçue avec la même fréquence par le satellite ;

* à la non disponibilité d'une unité de traitement duDCLS, car seuls quatre messages simultanés peuventêtre captés.

Afin de réduire ces risques dont 1 ' importance augmente avecle taux d'occupation du système, les mêmes messages sont répétés plu¬sieurs fois par les DCP, ce qui crée quelques complications pour la gestiondes messages reçus (contrôle et tri) par la station centrale (NOAA/CNES).

La longueur maximale du message ARGOS (données DCP) est de256 bits pour une émission totale de 0,92 s à 400 bits/s.

Les messages émis par une DCP et reçus par le satellite sontmis en mémoire et ne peuvent être retransmis au sol que dans la mesure oùune station ARGOS de réception terrestre se trouve en visibilité dusatellite.

ARC D'ORBITE OU LE SATELLITE

Fig. 21 - Emissionet réception par lesystème ARGOS.

VOIT 1 et 2

1 = PLATE-FORME ARGOS

2 = STATION DE RÉCEPTION DIRECTE

SURFACE S

SATELLITE

39

Compte tenu de la présence des deux satellites sur orbitepolaires décalés, le nombre théorique minimum de créneaux d'é¬mission par le système ARGOS varie, selon la latitude des plates-formes de collecte de données (DCP) de :

* latitude 0° (équateur)* latitude 45° (France)* latitude 90° (pôle)

= 6 créneaux= 10 créneaux= 28 créneaux

ce qui permet d'assurer, en principe, sous nos latitudes, une émissionde données toutes les 2,4 à 3 heures (fréquence d'émission des DCP unique401,65 MHz) .

En fait, compte tenu du fait que le mode d'émission des DCP

est périodique (émission d'un message d'une durée de 0,36 à 0,92 s toutesles 40 à 200 s, que le satellite soit en visibilité ou non), l'accès ausystème DCLS de collecte des données ARGOS embarqué sur satellite estaléatoire .

Ce mode d'accès aléatoire a pour conséquence le risque reconnupar le service ARGOS, de non acquisition d'un message de DCP dû, notam¬ment .

* à une interférence avec une émission simultanée d'uneautre DCP reçue avec la même fréquence par le satellite ;

* à la non disponibilité d'une unité de traitement duDCLS, car seuls quatre messages simultanés peuventêtre captés.

Afin de réduire ces risques dont 1 ' importance augmente avecle taux d'occupation du système, les mêmes messages sont répétés plu¬sieurs fois par les DCP, ce qui crée quelques complications pour la gestiondes messages reçus (contrôle et tri) par la station centrale (NOAA/CNES).

La longueur maximale du message ARGOS (données DCP) est de256 bits pour une émission totale de 0,92 s à 400 bits/s.

Les messages émis par une DCP et reçus par le satellite sontmis en mémoire et ne peuvent être retransmis au sol que dans la mesure oùune station ARGOS de réception terrestre se trouve en visibilité dusatellite.

ARC D'ORBITE OU LE SATELLITE

Fig. 21 - Emissionet réception par lesystème ARGOS.

VOIT 1 et 2

1 = PLATE-FORME ARGOS

2 = STATION DE RÉCEPTION DIRECTE

SURFACE S

SATELLITE

40

Les données des DCP reçues au centre ARGOS de Toulouse sonttraitées sur ordinateur avant d'être disséminées vers l'utilisateur entemps différé : 4 h en moyenne pour un utilisateur relié, par exemple,par télex ou transpac au centre de Toulouse.

Même muni d'une station de réception directe, un utilisateurdu système ARGOS ne peut donc travailler en temps réel. Il a cependantl'avantage de pouvoir disposer d'un moyen de localisation des DCP

(plate-forme) par effet DOPPLER donnant une précision qui peut, dans lesmeilleures conditions, être inférieure à 1 km, mais peut aisément descen¬dre à plusieurs kilomètres et dizaines de kilomètres en fonction, essen¬tiellement, de l'instabilité de l'oscillateur de la DCP et de la positionde la DCP par rapport au satellite.

6.2.3. Intérêt competratif des systèmes METEOSAT et ARGOS pour le projet

Le tableau comparatif suivant a été établi en fonction des infor¬mations disponibles sur les deux systèmes.

PARAMETRES CONSIDERES SYSTEME METEOSAT SYSTEME ARGOS

LONGUEUR DES MESSAGES

EMISSION/RECEPTION DES

MESSAGES DCP

COLLECTE DES DONNEES

PERENNITE DU SYSTEME

SATURATION POSSIBLE DU

SYSTEME

PUISSANCE EMETTEUR DCP ET

CONSOMMATION

5.192 BITS

TEMPS REEL DISPONIBLE OU

EMISSION/RECEPTION TOUTES

LES lh, 3h,... 24 h.POSSIBILITE D'INTERROGA¬

TION DES DCP PAR UTILISA¬TEUR.

PERMANENTE. COUVERTURE MON¬

DIALE DANS LE SYSTEME CGMS.

PHASE PRE-OPERATIONNELLE

DEVENANT OPERATIONNELLE EN

1986.

AVEC 1980 DCP "DOMESTIQUES"

PAR HEURE.

5 à 40 W

0,6 W SELON FREQUENCE

D'EMISSION ET DUREE DU

MESSAGE.

256 BITS

ACCES ALEATOIRE AU SATEL¬

LITE, POSSIBILITE DE

RECEVOIR 6 à 8 MESSAGES/

JOUR POUR LA FRANCE.

RECEPTION DES MESSAGES EN

TEMPS DIFFERE (3 à 4 h).

FONCTION DE LA POSITION DU

SATELLITE PAR RAPPORT AUX

DCP.

PHASE OPERATIONNELLE.

AVEC 75 DCP A PERIODE DE

REPETITION 40s ET LONGUEUR

DE MESSAGE DE 256 BITS

* 1 à 3 W

* 0,1 à 0,2 W.

40

Les données des DCP reçues au centre ARGOS de Toulouse sonttraitées sur ordinateur avant d'être disséminées vers l'utilisateur entemps différé : 4 h en moyenne pour un utilisateur relié, par exemple,par télex ou transpac au centre de Toulouse.

Même muni d'une station de réception directe, un utilisateurdu système ARGOS ne peut donc travailler en temps réel. Il a cependantl'avantage de pouvoir disposer d'un moyen de localisation des DCP

(plate-forme) par effet DOPPLER donnant une précision qui peut, dans lesmeilleures conditions, être inférieure à 1 km, mais peut aisément descen¬dre à plusieurs kilomètres et dizaines de kilomètres en fonction, essen¬tiellement, de l'instabilité de l'oscillateur de la DCP et de la positionde la DCP par rapport au satellite.

6.2.3. Intérêt competratif des systèmes METEOSAT et ARGOS pour le projet

Le tableau comparatif suivant a été établi en fonction des infor¬mations disponibles sur les deux systèmes.

PARAMETRES CONSIDERES SYSTEME METEOSAT SYSTEME ARGOS

LONGUEUR DES MESSAGES

EMISSION/RECEPTION DES

MESSAGES DCP

COLLECTE DES DONNEES

PERENNITE DU SYSTEME

SATURATION POSSIBLE DU

SYSTEME

PUISSANCE EMETTEUR DCP ET

CONSOMMATION

5.192 BITS

TEMPS REEL DISPONIBLE OU

EMISSION/RECEPTION TOUTES

LES lh, 3h,... 24 h.POSSIBILITE D'INTERROGA¬

TION DES DCP PAR UTILISA¬TEUR.

PERMANENTE. COUVERTURE MON¬

DIALE DANS LE SYSTEME CGMS.

PHASE PRE-OPERATIONNELLE

DEVENANT OPERATIONNELLE EN

1986.

AVEC 1980 DCP "DOMESTIQUES"

PAR HEURE.

5 à 40 W

0,6 W SELON FREQUENCE

D'EMISSION ET DUREE DU

MESSAGE.

256 BITS

ACCES ALEATOIRE AU SATEL¬

LITE, POSSIBILITE DE

RECEVOIR 6 à 8 MESSAGES/

JOUR POUR LA FRANCE.

RECEPTION DES MESSAGES EN

TEMPS DIFFERE (3 à 4 h).

FONCTION DE LA POSITION DU

SATELLITE PAR RAPPORT AUX

DCP.

PHASE OPERATIONNELLE.

AVEC 75 DCP A PERIODE DE

REPETITION 40s ET LONGUEUR

DE MESSAGE DE 256 BITS

* 1 à 3 W

* 0,1 à 0,2 W.

41

; PARAMETRES CONSIDERES ; SYSTEME METEOSAT ¡ SYSTEME ARGOS ;¡

; TYPE D'ANTENNES D'EMISSION ¡ DIRECTIONNELLE OU OMNIDI- ; OMNIDIRECTIONNELLE. ;¡

; ; RECTIONNELLE. ¡ ]|

; COUT DES EQUIPEMENTS ; STATION DE RECEPTION MOINS ; 8ALISES ET ANTENNES \\

; 1 CHERE. COUT DES DCP EN | D'EMISSION MOINS COUTEUSES. ;|

; ; BAISSE AVEC DEVELOPPEMENT ; ]|

; ; DES UTILISATEURS. ¡ ¡:

; COUT DES SERVICES ¡ GRATUIT POUR SERVICES ; PAYANT (20 F/JOUR/DCP EN ;;

; ; GOUVERNEMENTAUX DES ETATS ; 1984) SANS FAIRE APPEL AU ;:

; ; MEMBRES OE L'ESA. ; CENTRE DE TRAITEMENT ARGOS. ;:

; AVANTAGES ANNEXES ; STATION DE RECEPTION DES ; POSSIBILITE DE LOCALISATION ;

; ; DONNEES DCP PEUT RECEVOIR ; DES DCP : INTERET DANS LE ;

; ; EN OPTION LES IMAGES METE- ¡ CAS DE PLATES-FORMES ¡

; ; OROLOGIQUES METEOSAT TRANS- ¡ MOBILES. ]

; ; MISES PAR SYSTEME WEFAX. ¡ ¡

L'état comparatif précédent fait que, pour l'application envi¬sagée de télé-transmission des données hydroclimatologiques acquises surun ensemble de bassins versants expérimentaux, le système METEOSAT offrede nombreux avEintages techniques : longueur du message METEOSAT 20fois supérieure au message ARGOS ; possibilité d'émission-réception desdonnées en temps réel ;, zone de couverture étendue à de nombreux pays envoie de développement,...

C'est donc l'utilisation du système METEOSAT que le BROVI a proposéà la Région PACA, vu l'intérêt offert pour la télé-surveillance, la trans¬mission et la gestion de données sur les bassins expérimentaux, ainsi quela valorisation possible de ce système pour des applications régionalesnécessitant, notamment, l'option transmission en temps réel (crues,séismes, mouvements de terrain,...) et pour d'autres applications vers lespays en voie de développement , à partir de techniques françaises eteuropéennes.

Suite aux démarches effectuées par l'Atelier E.T. S. du BRGi>l,

l'Agence spatiale européenne (fiSA) a décidé, en 1984, de soutenir l'effortconsenti par la Région PACA et le ¡AIR, en mettant à la disposition du "

projet des balises et antennes d'émission METEOSAT.

L'ORSTOM devrait, en 1985, connecter en complément deux pluvio¬graphes installés sur deux bassins expérimentaux PACA (à définir par leGroupe d'études), à des balises d'émission ARGOS, ce qui permettrait deréaliser une expérimentation complémentaire à partir de leur station deréception ARGOS installée à Montpellier, courant 1985.

41

; PARAMETRES CONSIDERES ; SYSTEME METEOSAT ¡ SYSTEME ARGOS ;¡

; TYPE D'ANTENNES D'EMISSION ¡ DIRECTIONNELLE OU OMNIDI- ; OMNIDIRECTIONNELLE. ;¡

; ; RECTIONNELLE. ¡ ]|

; COUT DES EQUIPEMENTS ; STATION DE RECEPTION MOINS ; 8ALISES ET ANTENNES \\

; 1 CHERE. COUT DES DCP EN | D'EMISSION MOINS COUTEUSES. ;|

; ; BAISSE AVEC DEVELOPPEMENT ; ]|

; ; DES UTILISATEURS. ¡ ¡:

; COUT DES SERVICES ¡ GRATUIT POUR SERVICES ; PAYANT (20 F/JOUR/DCP EN ;;

; ; GOUVERNEMENTAUX DES ETATS ; 1984) SANS FAIRE APPEL AU ;:

; ; MEMBRES OE L'ESA. ; CENTRE DE TRAITEMENT ARGOS. ;:

; AVANTAGES ANNEXES ; STATION DE RECEPTION DES ; POSSIBILITE DE LOCALISATION ;

; ; DONNEES DCP PEUT RECEVOIR ; DES DCP : INTERET DANS LE ;

; ; EN OPTION LES IMAGES METE- ¡ CAS DE PLATES-FORMES ¡

; ; OROLOGIQUES METEOSAT TRANS- ¡ MOBILES. ]

; ; MISES PAR SYSTEME WEFAX. ¡ ¡

L'état comparatif précédent fait que, pour l'application envi¬sagée de télé-transmission des données hydroclimatologiques acquises surun ensemble de bassins versants expérimentaux, le système METEOSAT offrede nombreux avEintages techniques : longueur du message METEOSAT 20fois supérieure au message ARGOS ; possibilité d'émission-réception desdonnées en temps réel ;, zone de couverture étendue à de nombreux pays envoie de développement,...

C'est donc l'utilisation du système METEOSAT que le BROVI a proposéà la Région PACA, vu l'intérêt offert pour la télé-surveillance, la trans¬mission et la gestion de données sur les bassins expérimentaux, ainsi quela valorisation possible de ce système pour des applications régionalesnécessitant, notamment, l'option transmission en temps réel (crues,séismes, mouvements de terrain,...) et pour d'autres applications vers lespays en voie de développement , à partir de techniques françaises eteuropéennes.

Suite aux démarches effectuées par l'Atelier E.T. S. du BRGi>l,

l'Agence spatiale européenne (fiSA) a décidé, en 1984, de soutenir l'effortconsenti par la Région PACA et le ¡AIR, en mettant à la disposition du "

projet des balises et antennes d'émission METEOSAT.

L'ORSTOM devrait, en 1985, connecter en complément deux pluvio¬graphes installés sur deux bassins expérimentaux PACA (à définir par leGroupe d'études), à des balises d'émission ARGOS, ce qui permettrait deréaliser une expérimentation complémentaire à partir de leur station deréception ARGOS installée à Montpellier, courant 1985.

42

6.3. EQUIPEMENTS DE TELE-TRANSMISSION METEOSAT DU PROJET

Ces équipements, dont la définition des spécifications techniquesa été faite en 1984, sont en cours d'élaboration et seront mis en oeuvreau début de l'année 1985.

Ils se composent essentiellement des modules suivants :

* 1 centrale ou plate-forme de collecte de données (DCP)hydroclimatologiques, par bassin versant, connectée viaune interface à une balise munie d'une antenned'émission ;'

* 1 Eintenne de réception ;

* 1 station de réception des données METEOSAT.

6.3.1. Plate-forme de collecte de données (DCP)

C'est un système original d'acquisition et de transmission dedonnées hydroclimatologiques développé spécialement pour le projet parELSYDE, en collaboration avec le B.R.G.M. (E.T. S.) et utilisable surd'autres réseaux de données.

La centrale d'acquisition de données est constituée par lecouplage des deux enregistreurs OEDIPE (pluviographe) et CHLOE (limni¬graphe). Ce couplage se fait sur une liaison isolée par coupleurs opto¬électroniques réalisant la transmission des informations de OEDIPE versCHLOE, suivant un mode de série synchrone, la liaison permettant la syn¬chronisation de OEDIPE sur la base de temps de CHLOE, lequel assure lestockage des données des deux enregistreurs et la gestion de l'émissionvers METEOSAT.

Ce couplage, possible en raison de la longueur du message dis¬ponible sur METEOSAT (5.192 bits), permet de n 'utiliser qu'une balise etune antenne d'émission pour deux enregistreurs au lieu de deux, d'oùune sérieuse économie de matériels d'émission par rapport à une solutionARGOS .

Le message de 649 octets stocké et transmis toutes les 3 heurespar CHLOE au système d'émission comprendra, notamment, 36 blocs demesures prises toutes les 5 mn par les deux enregistreurs (*) :

* hauteurs d'eau (cm), températures (1/10°C) etconductivité (y s), mesurées par le limnigraphe CHLOE ;

* cumul des basculements d' augets du pluviographe OEDIPE.

(*) Vu le faible temps de concentration des écoulements sur les bassinsexpérimentaux, il est important de pouvoir travailler avec un pas detemps faible (1 à 5 mn).

42

6.3. EQUIPEMENTS DE TELE-TRANSMISSION METEOSAT DU PROJET

Ces équipements, dont la définition des spécifications techniquesa été faite en 1984, sont en cours d'élaboration et seront mis en oeuvreau début de l'année 1985.

Ils se composent essentiellement des modules suivants :

* 1 centrale ou plate-forme de collecte de données (DCP)hydroclimatologiques, par bassin versant, connectée viaune interface à une balise munie d'une antenned'émission ;'

* 1 Eintenne de réception ;

* 1 station de réception des données METEOSAT.

6.3.1. Plate-forme de collecte de données (DCP)

C'est un système original d'acquisition et de transmission dedonnées hydroclimatologiques développé spécialement pour le projet parELSYDE, en collaboration avec le B.R.G.M. (E.T. S.) et utilisable surd'autres réseaux de données.

La centrale d'acquisition de données est constituée par lecouplage des deux enregistreurs OEDIPE (pluviographe) et CHLOE (limni¬graphe). Ce couplage se fait sur une liaison isolée par coupleurs opto¬électroniques réalisant la transmission des informations de OEDIPE versCHLOE, suivant un mode de série synchrone, la liaison permettant la syn¬chronisation de OEDIPE sur la base de temps de CHLOE, lequel assure lestockage des données des deux enregistreurs et la gestion de l'émissionvers METEOSAT.

Ce couplage, possible en raison de la longueur du message dis¬ponible sur METEOSAT (5.192 bits), permet de n 'utiliser qu'une balise etune antenne d'émission pour deux enregistreurs au lieu de deux, d'oùune sérieuse économie de matériels d'émission par rapport à une solutionARGOS .

Le message de 649 octets stocké et transmis toutes les 3 heurespar CHLOE au système d'émission comprendra, notamment, 36 blocs demesures prises toutes les 5 mn par les deux enregistreurs (*) :

* hauteurs d'eau (cm), températures (1/10°C) etconductivité (y s), mesurées par le limnigraphe CHLOE ;

* cumul des basculements d' augets du pluviographe OEDIPE.

(*) Vu le faible temps de concentration des écoulements sur les bassinsexpérimentaux, il est important de pouvoir travailler avec un pas detemps faible (1 à 5 mn).

43

Ces données de mesure seront complétées par les donnéessuivantes :

date (à la seconde près) de la dernière mesure ;

* nombre d'octets écrits dans les cartouches CHLOE

et OEDIPE.

Un message alerte sera généré par le système quand la pluiehoraire dépassera un seuil de durée de retour donnée (6 mois à 1 an),ce seuil pouvant être modifié à la demande, par introduction de nouvellesvaleurs numériques au clavier de CHLOE.

Une carte interface spécifique permettra la liaison du coupleCHLOE/OEDIPE à une balise d'émission METEOSAT.

La mise au point de ce couplage et de 1 ' interfaçage avec lesystème d'émission METEOSAT a été confiée, par le B.R.G.M., à la SociétéELSYDE, sur les crédits du Conseil régional Provence-Alpes-Côte d'Azur.Le système de couplage et d' interfaçage, dénommé E.T. S. /PACA, en coursde réalisation, sera disponible en février 1985 sur les bassins expéri¬mentaux.

6.3.2. Balises et antennes d'émission METEOSAT

Dans chacun des quatre bassins versants expérimentaux, la plate¬forme de collecte des données (voir § 6.3.1.) sera connectée à un ensemblebalise et antenne d'émission METEOSAT.

Ces systèmes d'émission, mis à notre disposition pour expéri¬mentation par l'Agence spatiale européenne (ESA), nous seront livréspar la Sté CEIS/Espace fin février 1985.

Ils seront composés de :

* 2 balises de moyenne puissance (5 W) avec canal alerteet antennes directionnelles alimentées par batterierechargeables ;

* 2 balises haute puissance (40 W) avec canal alerte etantennes omnidirectionnelles alimentées par batterieset panneaux solaires.

La fréquence d'émission de ces balises, qui émettent à 100 bits/s,se situe dans la gamme 402,11 à 402,20 MHz.

Un protocole d'utilisation des balises METEOSAT est en cours dedéfinition par l'ESA pour allocation au BRGM de créneaux d'émission (cha¬que heure est divisée en créneaux de 2 mn), de fréquences d'émission spé¬cifiques à l'intérieur de la gamme définie précédemment, et de codesd'identification pour chaque balise.

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Ces données de mesure seront complétées par les donnéessuivantes :

date (à la seconde près) de la dernière mesure ;

* nombre d'octets écrits dans les cartouches CHLOE

et OEDIPE.

Un message alerte sera généré par le système quand la pluiehoraire dépassera un seuil de durée de retour donnée (6 mois à 1 an),ce seuil pouvant être modifié à la demande, par introduction de nouvellesvaleurs numériques au clavier de CHLOE.

Une carte interface spécifique permettra la liaison du coupleCHLOE/OEDIPE à une balise d'émission METEOSAT.

La mise au point de ce couplage et de 1 ' interfaçage avec lesystème d'émission METEOSAT a été confiée, par le B.R.G.M., à la SociétéELSYDE, sur les crédits du Conseil régional Provence-Alpes-Côte d'Azur.Le système de couplage et d' interfaçage, dénommé E.T. S. /PACA, en coursde réalisation, sera disponible en février 1985 sur les bassins expéri¬mentaux.

6.3.2. Balises et antennes d'émission METEOSAT

Dans chacun des quatre bassins versants expérimentaux, la plate¬forme de collecte des données (voir § 6.3.1.) sera connectée à un ensemblebalise et antenne d'émission METEOSAT.

Ces systèmes d'émission, mis à notre disposition pour expéri¬mentation par l'Agence spatiale européenne (ESA), nous seront livréspar la Sté CEIS/Espace fin février 1985.

Ils seront composés de :

* 2 balises de moyenne puissance (5 W) avec canal alerteet antennes directionnelles alimentées par batterierechargeables ;

* 2 balises haute puissance (40 W) avec canal alerte etantennes omnidirectionnelles alimentées par batterieset panneaux solaires.

La fréquence d'émission de ces balises, qui émettent à 100 bits/s,se situe dans la gamme 402,11 à 402,20 MHz.

Un protocole d'utilisation des balises METEOSAT est en cours dedéfinition par l'ESA pour allocation au BRGM de créneaux d'émission (cha¬que heure est divisée en créneaux de 2 mn), de fréquences d'émission spé¬cifiques à l'intérieur de la gamme définie précédemment, et de codesd'identification pour chaque balise.

44

Heures d'émission et intervalles entre émission de chaque DCPsont programmables à l'aide d'un clavier connectable aux balises METEOSAT.

Les balises d'émission se présentent sous la forme d'un coffretmétallique étanche de dimensions inférieures à 35 x 25 x 15 cm.

Les antennes directionnelles se présentent sous la forme d'an-tennes de type "télévision", alors que les omnidirectionnelles ont géné-ralement un aspect cylindrique

Fig. 22 - Ensemble standard balise d'émission METEOSAT avec antennedirectionnelle et capteurs météorologiques de mesure, d'aprèsdocument Me Michael (U.K.)

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6.3.3. La station et l'antenne de réception METEOSAT

Cet ensemble de réception des données METEOSAT» dénommé ETS/PACA,sera installé fin janvier 1985, au B.R.G.M'. à Marseille-Luminy, grâce àun financement spécifique du Conseil régional PACA.

L'antenne de réception, de type parabolique et diamètre 1,20 m(SONADE/SYSCOM), fonctionnant en réception du satellite METEOSAT dans lagamme de fréquence de 1,7 GHz, sera installée sur le toit des bâtimentsdu Service géologique régional Provence-Alpes-Côte d'Azur, qui abriteégalement l'Atelier décentralisé "Erosion-Transports solides-Sédimentation"(E.T.S.) du B.R.G.M.

Cette antenne permet la réception des données émises par lesDCP munies de balises d'émission, transmises par le satellite METEOSAT àla station de réception centrale ESA/ESOC située en R.F.A., et réémisesvia la satellite aux stations de réception "utilisateurs" sur le mêmecanal que les images météorologiques WEFAX, en alternance avec celles-ci17 secondes de données DCP toutes les 4 minutes.

L'antenne utilisateur est connectée à un pré—amplificateur faiblebruit et un convertisseur de fréquence permettant de passer localement de1,7 GHz à 137 MHz (signal descendant).

En aval de cette électronique intermédiaire, se trouve unrécepteur-démodulateur de fréquence et un synchronisateur de bits et detrames, lequel décode l'information analogique reçue en données digitales(mots de 8 bits) et effectue un certain nombre d'identifications et decontrôles de messages reçus (adresse, début, fin, interruption).

METEOSAT II

DCPRECEIVER

METEOSAT I

DCP DATA

OE RECEPTION "UTILISATEUR' ESA G R O U N D STATIONSTATïOïJ E S A / E S O C

Fig. 23 — Système de télé-transmission des donnéesvia METEOSAT

Connecté à cet ensemble par une interface, se trouve un ordina-teur muni de périphériques, chargé de l'acquisition et du stockage inter-

médiaire des données reçues, ainsi que de la sélection des messages des DCPappartenant à 1'utilisateur et de divers pré-traitements tels que conversiondes données digitales en grandeurs physiques, stockage sur disquettes, édi-tion à l'écran et/ou sur imprimante,...

Ce calculateur avec logiciels spécifiques, dévolus à la gestion dedonnées METEOSAT, sera connecté, via une liaison RS. 232, à un autre ordi-nateur du BRGM situé à proximité, pour traitements spécifiques des fichiersde données des DCP.

Il pourra également recevoir, en option et sans modification, unsystème de visualisation et/ou traitement type SYSCOM des images météorolo-giques METEOSAT transmises dans le format WEFAX.

Fig. 24 _ Image METEOSAT en lumière visible.

47

On notera, comme indiqué dans les paragraphes précédents, quele système de télé- transmission et de réception des données de DCP, viaMETEOSAT, facilitera considérablement la télé surveilleince des plates-formes de mesure (messages des DCP reçus en alerte et/ou toutes les troisheures, analysés à la station de réception au BRGM-Marseille) , ainsi quela gestion et le traitement des fichiers de données grâce à la connectiondirecte entre la station de réception et l'ordinateur MICRAL du BRGM.

Il sera, notamment, possible de comparer en temps légèrementdifféré, les valeurs des divers paramètres mesurés sur les bassinsversants, d'intervenir à bon escient sur le terrain dès, par exemple,qu'une donnée capteur apparaîtra peu "vraisemblable" ou dès réceptiond'informations (canal alerte) sur des événements hydroclimatologiquesexceptionnels (orages, crues).

Compte tenu de la livraison des divers éléments du système detélé-transmission et de réception des données par satellite METEOSAT, dela mise au point de logiciels spécifiques par l'Atelier E.T. S. du BRGM

et des tests nécessaires, on peut penser que le système sera opérationnelvers la fin du printemps 1985.

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On notera, comme indiqué dans les paragraphes précédents, quele système de télé- transmission et de réception des données de DCP, viaMETEOSAT, facilitera considérablement la télé surveilleince des plates-formes de mesure (messages des DCP reçus en alerte et/ou toutes les troisheures, analysés à la station de réception au BRGM-Marseille) , ainsi quela gestion et le traitement des fichiers de données grâce à la connectiondirecte entre la station de réception et l'ordinateur MICRAL du BRGM.

Il sera, notamment, possible de comparer en temps légèrementdifféré, les valeurs des divers paramètres mesurés sur les bassinsversants, d'intervenir à bon escient sur le terrain dès, par exemple,qu'une donnée capteur apparaîtra peu "vraisemblable" ou dès réceptiond'informations (canal alerte) sur des événements hydroclimatologiquesexceptionnels (orages, crues).

Compte tenu de la livraison des divers éléments du système detélé-transmission et de réception des données par satellite METEOSAT, dela mise au point de logiciels spécifiques par l'Atelier E.T. S. du BRGM

et des tests nécessaires, on peut penser que le système sera opérationnelvers la fin du printemps 1985.

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7. OPERATIONS PRIORITAIRES PROPOSEES POUR 1985

* **

Ces opérations à mener par le Groupe d'études BRGM/ORSTOM seront,évidemment, fonction des crédits disponibles (équipement et fonctionnement)et mis à la disposition du projet, notamment par le groupe lui-même (fondspropres), le M. R.T. et la Région P. A.C. A.

On peut donc envisager deux hypothèses :

* une hypothèse "basse" : poursuite des opérations (complémentd'équipement, études) sur les 4 bassins versants expérimen¬taux équipés en 1984 ;

* une hypothèse "haute" : solution précédente avec extensiondes équipements et opérations à d'autres stations ou àd'autres bassins versants.

Quelle que soit l'hypothèse retenue, il importe que le Grouped'études renforce la collaboration engagée avec les autres structures derecherche régionales et nationales, travaillant dans le même domaine.

7.1. POURSUITE DES OPERATIONS SUR LES 4 BASSINS VERSANTS EXPERIMENTAUX

Ces opérations peuvent être classées en 4 rubriques principales oùnous mentionnerons brièvement ce qui nous apparaît prioritaire de réaliseren 1985 :

* équipements complémentaires des bassins expérimentaux ;

* mesures in situ et analyses de laboratoire ;

* équipements de télé-transmission de données ;

* traitement, analyse et gestion des données.

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7. OPERATIONS PRIORITAIRES PROPOSEES POUR 1985

* **

Ces opérations à mener par le Groupe d'études BRGM/ORSTOM seront,évidemment, fonction des crédits disponibles (équipement et fonctionnement)et mis à la disposition du projet, notamment par le groupe lui-même (fondspropres), le M. R.T. et la Région P. A.C. A.

On peut donc envisager deux hypothèses :

* une hypothèse "basse" : poursuite des opérations (complémentd'équipement, études) sur les 4 bassins versants expérimen¬taux équipés en 1984 ;

* une hypothèse "haute" : solution précédente avec extensiondes équipements et opérations à d'autres stations ou àd'autres bassins versants.

Quelle que soit l'hypothèse retenue, il importe que le Grouped'études renforce la collaboration engagée avec les autres structures derecherche régionales et nationales, travaillant dans le même domaine.

7.1. POURSUITE DES OPERATIONS SUR LES 4 BASSINS VERSANTS EXPERIMENTAUX

Ces opérations peuvent être classées en 4 rubriques principales oùnous mentionnerons brièvement ce qui nous apparaît prioritaire de réaliseren 1985 :

* équipements complémentaires des bassins expérimentaux ;

* mesures in situ et analyses de laboratoire ;

* équipements de télé-transmission de données ;

* traitement, analyse et gestion des données.

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7.1.1. Equipements complémentaires des bassins expérimentaux

* Aménagement de sections et seuils de jaugeage et installationde déversoirs ;

* réalisation de fosses de piégeage des sédiments charriéssur les thalwegs principaux (exutoires) et secondaires ;

* installation de préleveurs automatiques à l'exutoire (eauet M. E.S. ) ;

* équipement fixe de parcelles et ravines témoins pour l'étude etle suivi de l'altération des formations superficielles (repères, accès,mesures physiques, climatologiques et géotechniques).

7.1.2. Mesures et analyses de laboratoire

* Evaluation détaillée des caractéristiques physiographiquesdes bassins versants ;

* tarage des stations limnimétriques (écoulements) : jaugeages ;

* campagnes de prélèvements d'eaux de sols et de sédiments, etanalyses de laboratoire (minéralogie, géochimie, MES, granulomètrie,...) ;

* mesures de l'altération des formations superficielles, caracté¬risation de leurs propriétés pédologiques et géotechniques, évaluation del'ablation-érosion par voie hydrique (pluies).

7.1.3. Equipements de télé-transmission de données

* Installation de la station de réception METEOSAT au B.R.G.M.à Marseille (prévue fin janvier 1985) ;

* modification et couplage des systèmes CHLOE-OEDIPE sur lesquatre bassins versants ; installation des balises d'émission METEOASTet systèmes d'alimentation (février-mars 1985) ;

* tests de fonctionnement des systèmes acquisition-émission-transmission-réception des données (printemps 1985) ;

* réalisation de logiciels de gestion des données (mémoiresEPROM et données transmises par METEOSAT) et de traitements spécifiquesnumériques et graphiques ;

* analyse et recherche de liaisons entre les divers paramètresmesurés sur les bassins versants et/ou à d'autres stations de mesurevoisines ;

* constitution progressive de bases de données régionales ;

* échanges avec d'autres services nationaux et régionaux degestion de données hydro-climatologiques.

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7.1.1. Equipements complémentaires des bassins expérimentaux

* Aménagement de sections et seuils de jaugeage et installationde déversoirs ;

* réalisation de fosses de piégeage des sédiments charriéssur les thalwegs principaux (exutoires) et secondaires ;

* installation de préleveurs automatiques à l'exutoire (eauet M. E.S. ) ;

* équipement fixe de parcelles et ravines témoins pour l'étude etle suivi de l'altération des formations superficielles (repères, accès,mesures physiques, climatologiques et géotechniques).

7.1.2. Mesures et analyses de laboratoire

* Evaluation détaillée des caractéristiques physiographiquesdes bassins versants ;

* tarage des stations limnimétriques (écoulements) : jaugeages ;

* campagnes de prélèvements d'eaux de sols et de sédiments, etanalyses de laboratoire (minéralogie, géochimie, MES, granulomètrie,...) ;

* mesures de l'altération des formations superficielles, caracté¬risation de leurs propriétés pédologiques et géotechniques, évaluation del'ablation-érosion par voie hydrique (pluies).

7.1.3. Equipements de télé-transmission de données

* Installation de la station de réception METEOSAT au B.R.G.M.à Marseille (prévue fin janvier 1985) ;

* modification et couplage des systèmes CHLOE-OEDIPE sur lesquatre bassins versants ; installation des balises d'émission METEOASTet systèmes d'alimentation (février-mars 1985) ;

* tests de fonctionnement des systèmes acquisition-émission-transmission-réception des données (printemps 1985) ;

* réalisation de logiciels de gestion des données (mémoiresEPROM et données transmises par METEOSAT) et de traitements spécifiquesnumériques et graphiques ;

* analyse et recherche de liaisons entre les divers paramètresmesurés sur les bassins versants et/ou à d'autres stations de mesurevoisines ;

* constitution progressive de bases de données régionales ;

* échanges avec d'autres services nationaux et régionaux degestion de données hydro-climatologiques.

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Parallèlement à l'installation par le B.R.G.M. du systèmeMETEOSAT sur 4 bassins versants, l'ORSTOM a prévu d'équiper 2 pluviographespour télé-transmission des données sur leur station ARGOS qui devrait êtreinstallée dans leur centre de Montpellier, courant 1985.

7.2. COOPERATION SCIENTIFIQUE ET TECHNIQUE AU NIVEAU REGIONAL, NATIONAL

ET INTERNATIONAL

7.2.1. Coopération régionale

Au plan de la Région PACA, le Groupe d'études BRGM/ORSTOM apoursuivi, en 1983 et 1984, les contacts initiés par l'Atelier "E.T. S."du B.R.G.M., notamment avec, les structures "recherche" du Conseil régional,de la D.R.R.T., de l'université (Aix-Marseille, Avignon) et du C.N.R.S.,ainsi qu'avec l'Agence de bassin et les structures techniques du CEMAGREF,du CETE, de l'ONF/RTM, du SRAE, de la Météorologie nationale,...

La collaboration engagée devrait se poursuivre et s'intensifieren 1985, grâce notamment à un développement des échanges scientifiquesavec les structures universitaires de la région PACA, ainsi qu'avec leCEMAGREF (bassins d' Archail-Draix) , le CETE, l'ONF/RTM et le SRAE, quitravaillent en région PACA sur des sujets voisins ou connexes de ceuxétudiés par le Groupe d'études BRGM/ORSTOM, ce qui doit faciliter leséchanges de données et de techniques.

La station de réception METEOSAT installée au BRGM à Marseillefin janvier 1985 sera progressivement ouverte en 1985, à d'autres utili¬sateurs régionaux et nationaux désireux de tester ou développer des appli¬cations en transmission de données par satellite METEOSAT. Cette possibilitéintéresse, d'ores et déjà, le CETE d'Aix en Provence et l'Atelier "Risquesnaturels" du BRGM de Lyon, pour des études sur les mouvements de terrain.

7.2.2. Coopération nationale

Le Groupe d'études BRGM/ORSTOM participe déjà activement àdivers groupes de travail nationaux (SHF, CNRS), sur les sujets de l'érosionde bassins versants et des transports solides fluviátiles. L'Atelier "ETS"du BRGM a été, pour sa part, nommé rapporteur du groupe de travail "Trans¬ports solides" de la Sté hydrotechnique de France (S. H. F.) pour les mesuresde transports solides, et doit publier un rapport sur ce sujet, début 1985.

Au plan inter-régional, le Groupe d'études collabore avec diversesuniversités et notamment avec l'Université de Montpellier et ses groupes derecherche : l'Atelier ETS du BRGM abrite et encadre, actuellement, uningénieur-chercheur (P. DESHONS) de cette université (U.S.T.L.) pour unD.E. A. /thèse sur l'érosion dans les bassins versants expérimentaux enrégion PACA.

Au plan technologique, la coopération engagée en 1983 et 1984par le Groupe d'études, pour la mise au point d'équipements électroniquesde pointe, avec les sociétés françaises telles que ELSYDE, E.M. P. etCEIS/Espace, devrait se poursuivre pour le développement de nouveaux sys¬tèmes, en intéressant progressivement, dans la mesure du possible, dessociétés de la région PACA.

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Parallèlement à l'installation par le B.R.G.M. du systèmeMETEOSAT sur 4 bassins versants, l'ORSTOM a prévu d'équiper 2 pluviographespour télé-transmission des données sur leur station ARGOS qui devrait êtreinstallée dans leur centre de Montpellier, courant 1985.

7.2. COOPERATION SCIENTIFIQUE ET TECHNIQUE AU NIVEAU REGIONAL, NATIONAL

ET INTERNATIONAL

7.2.1. Coopération régionale

Au plan de la Région PACA, le Groupe d'études BRGM/ORSTOM apoursuivi, en 1983 et 1984, les contacts initiés par l'Atelier "E.T. S."du B.R.G.M., notamment avec, les structures "recherche" du Conseil régional,de la D.R.R.T., de l'université (Aix-Marseille, Avignon) et du C.N.R.S.,ainsi qu'avec l'Agence de bassin et les structures techniques du CEMAGREF,du CETE, de l'ONF/RTM, du SRAE, de la Météorologie nationale,...

La collaboration engagée devrait se poursuivre et s'intensifieren 1985, grâce notamment à un développement des échanges scientifiquesavec les structures universitaires de la région PACA, ainsi qu'avec leCEMAGREF (bassins d' Archail-Draix) , le CETE, l'ONF/RTM et le SRAE, quitravaillent en région PACA sur des sujets voisins ou connexes de ceuxétudiés par le Groupe d'études BRGM/ORSTOM, ce qui doit faciliter leséchanges de données et de techniques.

La station de réception METEOSAT installée au BRGM à Marseillefin janvier 1985 sera progressivement ouverte en 1985, à d'autres utili¬sateurs régionaux et nationaux désireux de tester ou développer des appli¬cations en transmission de données par satellite METEOSAT. Cette possibilitéintéresse, d'ores et déjà, le CETE d'Aix en Provence et l'Atelier "Risquesnaturels" du BRGM de Lyon, pour des études sur les mouvements de terrain.

7.2.2. Coopération nationale

Le Groupe d'études BRGM/ORSTOM participe déjà activement àdivers groupes de travail nationaux (SHF, CNRS), sur les sujets de l'érosionde bassins versants et des transports solides fluviátiles. L'Atelier "ETS"du BRGM a été, pour sa part, nommé rapporteur du groupe de travail "Trans¬ports solides" de la Sté hydrotechnique de France (S. H. F.) pour les mesuresde transports solides, et doit publier un rapport sur ce sujet, début 1985.

Au plan inter-régional, le Groupe d'études collabore avec diversesuniversités et notamment avec l'Université de Montpellier et ses groupes derecherche : l'Atelier ETS du BRGM abrite et encadre, actuellement, uningénieur-chercheur (P. DESHONS) de cette université (U.S.T.L.) pour unD.E. A. /thèse sur l'érosion dans les bassins versants expérimentaux enrégion PACA.

Au plan technologique, la coopération engagée en 1983 et 1984par le Groupe d'études, pour la mise au point d'équipements électroniquesde pointe, avec les sociétés françaises telles que ELSYDE, E.M. P. etCEIS/Espace, devrait se poursuivre pour le développement de nouveaux sys¬tèmes, en intéressant progressivement, dans la mesure du possible, dessociétés de la région PACA.

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7.2.3. Coopération internationale

Dès la phase de préparation du projet, le Groupe d'étudesBRGM/ORSTOM a entrepris d'informer le système des organisations interna¬tionales sur les objectifs du projet. Plusieurs agences des Nations Uniesdont 1 'UNESCO et l'OMM se sont montrées intéressées par les possibilitésque pouvait offrir le projet en matière de coopération internationale,pour la recherche et la formation en hydro-sédimentologie. Un stagiaireafricain de l'OMM a participé, avec l'ORSTOM, en 1984, à la première phased'équipement des bassins versants. D'autres stagiaires et chercheurs, enprovenance des pays en voie de développement, devraient pouvoir à nouveauparticiper, en 1985, aux travaux d'études et recherches entrepris sur leprojet, sous l'encadrement du Groupe d'études et en liaison avec les uni¬versités de la région PACA.

L'Atelier E.T. S. du BRGM, qui coopère notamment avec les paysd'Afrique du Nord sur les thèmes de "l'érosion et des transports solides"devrait accueillir en 1985 des missions d'étude d'organismes de recherchealgériens et marocains intéressés, notamment, par les équipements et sys¬tèmes de télé-transmission de données par satellite METEOSAT.

En matière de coopération européenne, rappelons que l'AtelierE.T. S. du BRGM développe depuis 1984, une coopération fructueuse sur leprojet avec l'Agence spatiale européenne (ESA) en matière de télé-trans¬mission de données par satellite METEOSAT.

7.3. AUTRES DEVELOPPEMENTS POSSIBLES DU PROJET DE RECHERCHE EN 1985

Au cas où les financements disponibles en 1985 permettraient depoursuivre les opérations sur les 4 bassins versants expérimentaux (§ 7.1.),ce qui est prioritaire et indispensable, et d'envisager l'équipement debassins supplémentaires (hypothèse haute), il serait sans doute souhaitableque le choix puisse porter sur un nouvel ensemble lithologiquement etmorphologiquement homogène et suffisamment vaste pour que puissent êtreétudiés, à la fois l'érosion des versants des ravines et des bassins élé¬mentaires (altération-ablation) , mais aussi les phénomènes intermittentset saisonniers de stockage et de déstockage des sédiments au cours de leurcheminement amont-aval dans le bassin versant.

Une telle étude permettrait de définir le taux de production desédiments (sédiment delivery ratio) d'un bassin, ainsi que sa variationen fonction de la superficie. Les moyens à mettre en oeuvre sont importantscar ils nécessitent de prendre en compte à la fois les flux de suspensionet charriage, ce dernier paramètre étant difficile à mesurer par les moyensclassiques disponibles (échantillonnage, pièges à sédiments), dès que lataille du bassin et des réseaux hydrographiques augmente.

Malgré la difficulté, l'intérêt d'une telle étude demeure essen¬tiel pour l'estimation, notamment, des flux solides à l'aval de bassinsversants étendus et des risques d'envasement des retenues.

Afin qu'une telle opération ait les meilleures chances de succès,il conviendrait sans doute de favoriser la participation concertée à ceprojet, d'équipes régionales compétentes en matières d' hydro-climatologie,de sédimentologie et de gestion de bassins versants, en associant au Grouped'études BRGM/ORSTOM, des spécialistes et moyens techniques émanant, notam¬ment, du CEMAGREF, de l'INRA, de l'ONF/RTM et du SRAE, avec lesquels leGroupe d'études a, d'ores et déjà, établi des liens de coopération à l'occa¬sion du projet régional PACA.

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7.2.3. Coopération internationale

Dès la phase de préparation du projet, le Groupe d'étudesBRGM/ORSTOM a entrepris d'informer le système des organisations interna¬tionales sur les objectifs du projet. Plusieurs agences des Nations Uniesdont 1 'UNESCO et l'OMM se sont montrées intéressées par les possibilitésque pouvait offrir le projet en matière de coopération internationale,pour la recherche et la formation en hydro-sédimentologie. Un stagiaireafricain de l'OMM a participé, avec l'ORSTOM, en 1984, à la première phased'équipement des bassins versants. D'autres stagiaires et chercheurs, enprovenance des pays en voie de développement, devraient pouvoir à nouveauparticiper, en 1985, aux travaux d'études et recherches entrepris sur leprojet, sous l'encadrement du Groupe d'études et en liaison avec les uni¬versités de la région PACA.

L'Atelier E.T. S. du BRGM, qui coopère notamment avec les paysd'Afrique du Nord sur les thèmes de "l'érosion et des transports solides"devrait accueillir en 1985 des missions d'étude d'organismes de recherchealgériens et marocains intéressés, notamment, par les équipements et sys¬tèmes de télé-transmission de données par satellite METEOSAT.

En matière de coopération européenne, rappelons que l'AtelierE.T. S. du BRGM développe depuis 1984, une coopération fructueuse sur leprojet avec l'Agence spatiale européenne (ESA) en matière de télé-trans¬mission de données par satellite METEOSAT.

7.3. AUTRES DEVELOPPEMENTS POSSIBLES DU PROJET DE RECHERCHE EN 1985

Au cas où les financements disponibles en 1985 permettraient depoursuivre les opérations sur les 4 bassins versants expérimentaux (§ 7.1.),ce qui est prioritaire et indispensable, et d'envisager l'équipement debassins supplémentaires (hypothèse haute), il serait sans doute souhaitableque le choix puisse porter sur un nouvel ensemble lithologiquement etmorphologiquement homogène et suffisamment vaste pour que puissent êtreétudiés, à la fois l'érosion des versants des ravines et des bassins élé¬mentaires (altération-ablation) , mais aussi les phénomènes intermittentset saisonniers de stockage et de déstockage des sédiments au cours de leurcheminement amont-aval dans le bassin versant.

Une telle étude permettrait de définir le taux de production desédiments (sédiment delivery ratio) d'un bassin, ainsi que sa variationen fonction de la superficie. Les moyens à mettre en oeuvre sont importantscar ils nécessitent de prendre en compte à la fois les flux de suspensionet charriage, ce dernier paramètre étant difficile à mesurer par les moyensclassiques disponibles (échantillonnage, pièges à sédiments), dès que lataille du bassin et des réseaux hydrographiques augmente.

Malgré la difficulté, l'intérêt d'une telle étude demeure essen¬tiel pour l'estimation, notamment, des flux solides à l'aval de bassinsversants étendus et des risques d'envasement des retenues.

Afin qu'une telle opération ait les meilleures chances de succès,il conviendrait sans doute de favoriser la participation concertée à ceprojet, d'équipes régionales compétentes en matières d' hydro-climatologie,de sédimentologie et de gestion de bassins versants, en associant au Grouped'études BRGM/ORSTOM, des spécialistes et moyens techniques émanant, notam¬ment, du CEMAGREF, de l'INRA, de l'ONF/RTM et du SRAE, avec lesquels leGroupe d'études a, d'ores et déjà, établi des liens de coopération à l'occa¬sion du projet régional PACA.

LISTE DE REFERENCES

1. LA GESTION REGIONALE DES SEDIMENTS - Compte-rendu du séminaire dePropriano, série document du B.R.G.M., n° 30, mai 1981.

2. ARTRU Philippe, 1972 - Les Terres Noires du Bassin rhodanien (Bajocien,supérieur à Oxfordien moyen). Stratigraphie, sédimentologie, géochimie.Thèse, mars 1972.

3. COMBES F., 1981 - Le barrage du Seignon. Un exemple de sédimentation.CR séminaire de Propriano sur la gestion régionale des sédiments, sériedoc. B.R.G.M., n° 30, mai 1981.

4. DESHONS P., ROUIRE J. Bassins versants expérimentaux en régionprovençale. Cadre géologique et ciimatoiogique régional,note interne B.R.G.M.

5. QUéLENNEC R.E., ROUIRE J., 1981 - Etude des problèmes d'érosion dansles bassins du Real et du Tuébi (en amont de Péone, Alpes-Maritimes).Rapport B.R.G.M. 81 SGN 544 PAC.

6. QUéLENNEC R.E., 1984 - Possibilités d'utilisation de la télé-transmissionde données par satellite. Application au projet bassins versants expéri¬mentaux en région provençale.Rapport B.R.G.M. 84 SGN 397 EAU.

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LISTE DE REFERENCES

1. LA GESTION REGIONALE DES SEDIMENTS - Compte-rendu du séminaire dePropriano, série document du B.R.G.M., n° 30, mai 1981.

2. ARTRU Philippe, 1972 - Les Terres Noires du Bassin rhodanien (Bajocien,supérieur à Oxfordien moyen). Stratigraphie, sédimentologie, géochimie.Thèse, mars 1972.

3. COMBES F., 1981 - Le barrage du Seignon. Un exemple de sédimentation.CR séminaire de Propriano sur la gestion régionale des sédiments, sériedoc. B.R.G.M., n° 30, mai 1981.

4. DESHONS P., ROUIRE J. Bassins versants expérimentaux en régionprovençale. Cadre géologique et ciimatoiogique régional,note interne B.R.G.M.

5. QUéLENNEC R.E., ROUIRE J., 1981 - Etude des problèmes d'érosion dansles bassins du Real et du Tuébi (en amont de Péone, Alpes-Maritimes).Rapport B.R.G.M. 81 SGN 544 PAC.

6. QUéLENNEC R.E., 1984 - Possibilités d'utilisation de la télé-transmissionde données par satellite. Application au projet bassins versants expéri¬mentaux en région provençale.Rapport B.R.G.M. 84 SGN 397 EAU.

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ANNEXE

(A à L)

ISOHYETES MOYENNES MENSUELLES

- Période 1951-1980 -

ANNEXE

(A à L)

ISOHYETES MOYENNES MENSUELLES

- Période 1951-1980 -

- A -

BRGM /PTS

- A -

BRGM /PTS

- B -

B.R.G.M / ETS

- B -

B.R.G.M / ETS

- c -

B.R.G.M/ ETS

- c -

B.R.G.M/ ETS

- D -

B.R.G.M /ETS

- D -

B.R.G.M /ETS

- E -

B.R. G.M /ETS

- E -

B.R. G.M /ETS

- F -

B.R.G.M/ ETS

- F -

B.R.G.M/ ETS

- G -

B.R.G.M/ ETS

- G -

B.R.G.M/ ETS

- H -

B.R.G.M./ETS

- H -

B.R.G.M./ETS

- I -

B.RG.M / ETS

- I -

B.RG.M / ETS

- J -

B.R.G.M / ETS

- J -

B.R.G.M / ETS

- K -

B.R.G.M /ETS

- K -

B.R.G.M /ETS

- L -

B.R.G.M / ETS

- L -

B.R.G.M / ETS

ANNEXE 2

PLANCHES PHOTOGRAPHIQUES

ANNEXE 2

PLANCHES PHOTOGRAPHIQUES

1. Bassin de SaintGenis.

Un pluviographe

2. Bassin de SaintGenis.

Vue d'ensemble.

Pluviographes

3. Bassin deSavournon.

Vue d'ensemble

Pluviographe.

Limnigraphe


L'exutoire.

5. Bassin de Mison.

L'exutoire avecseuil en béton.


Pointes repèrespermettant desuivre 1 • érosiondes Terres Noires

7. Bassin duSeignon.

La retenue com-blée par Lessédiments.

Pluviographe surla dieue.

8. Bassin duSeignon.

Vue d'ensemble

BASSINS VERSANTS EXPERIMENTAUX EN REGION PROVENÇALE

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