MISE EN PLACE D UN DISPOSITIF DE SUIVI ?· mise en place d’un dispositif de suivi hydrologique, meteorologique…

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MISE EN PLACE DUN DISPOSITIF DE SUIVI HYDROLOGIQUE, METEOROLOGIQUE ET DE LEROSION SUR LE BASSIN VERSANT DE LA THIEM (COMMUNE DE TOUHO) E. Ebrard Document synthtique sur la mise en place dun dispositif de suivi hydrologique, mtorologique et de lrosion sur le bassin versant de la Thiem Commune de Touho - Province Nord de Nouvelle-Caldonie LOprateur RESCCUE en Province Nord de Nouvelle-Caldonie consiste en un groupement de 4 entreprises partenaires : Asconit Consultants Eglantine Gavoty, Directeur de Projet eglantine.gavoty@asconit.com Bioeko Yannick Dominique, Coordinateur technique ydominique@bioeko.nc Vertigo Lab Thomas Binet Thomas.binet@vertigolab.eu ONFI Quentin Delvienne quentin.delvienne@onfinternational.org Rdacteur Principal/Contributeur (s) Etienne Ebrard/ Yann Queffelean, Quentin Delvienne, Freddy Rey et Eglantine Gavoty/Nicolas Bargier Date de publication Dcembre 2015 mailto:eglantine.gavoty@asconit.commailto:ydominique@bioeko.ncmailto:Thomas.binet@vertigolab.eumailto:quentin.delvienne@onfinternational.orgDocument synthtique sur la mise en place dun dispositif de suivi hydrologique, mtorologique et de lrosion sur le bassin versant de la Thiem Commune de Touho - Province Nord de Nouvelle-Caldonie Rappel des objectifs et composantes du projet Le projet RESCCUE vise contribuer accrotre la rsilience des pays et territoires insulaires du Pacifique face aux changements globaux par la mise en uvre de la gestion intgre des zones ctires (GIZC). Il prvoit notamment de dvelopper des mcanismes de financement innovants pour assurer la prennit conomique et financire des activits entreprises. Ce projet rgional opre sur un deux sites pilotes dans chacun des pays et territoires suivants : Fidji, Nouvelle-Caldonie, Polynsie franaise et Vanuatu. RESCCUE est financ principalement par lAgence franaise de dveloppement (AFD) et le Fonds franais pour lenvironnement mondial (FFEM), pour une dure de cinq ans (01/01/2014 - 31/12/2018). Le montant global du projet est estim 13 millions dEuros. La Communaut du Pacifique (CPS) bnficie dun financement total de 6,5 millions deuros : une subvention de lAFD octroye en deux tranches (2013 et 2016 hauteur de 2 et 2,5 millions dEuros respectivement), et une subvention du FFEM de 2 millions dEuros. Le projet RESCCUE fait en complment lobjet de cofinancements. Sa matrise douvrage est assure par la CPS, assiste par les gouvernements et administrations des pays et territoires concerns. Le site pilote de la Zone Ctire Nord Est est un des deux sites retenus pour ce projet en Nouvelle-Caldonie (NC). Le montant global du budget qui sera ddi la dclinaison locale du projet sur ce site est de 443 k soit 52,8639 millions de F CFP. La maitrise douvrage est assure par la CPS, assiste de la Province Nord (PN). La maitrise duvre est quant elle assure par le consortium Asconit Consultants, Bio eKo Consultants, Vertigo lab et ONF international. RESCCUE est structur en cinq composantes : Composante 1 - Gestion intgre des zones ctires : Il sagit de soutenir la mise en uvre de la GIZC de la crte au tombant travers llaboration de plans de GIZC, la mise en place de comits ad hoc, le dploiement dactivits concrtes de terrain tant dans les domaines terrestres que marins, le renforcement des capacits et le dveloppement dactivits alternatives gnratrices de revenus. En PN de NC, cette composante se dcline en deux parties principales : C1.1 le design et la mise en place dun dispositif de suivi hydrologique, mtorologique et de lrosion et C1.2 le design et la mise en uvre dactions de restauration et de rgulation des espces envahissantes. La prsente production sinsre dans la composante C1.1 et est le rsultat de la rflexion mene sur le design du dispositif mettre en place. Composante 2 - Analyses conomiques : Cette composante soutient lutilisation dune large varit danalyses conomiques visant dune part quantifier les cots et bnfices conomiques lis aux activits de GIZC, dautre part appuyer diverses mesures de gestion, politiques publiques et mises en place de mcanismes conomiques et financiers. Composante 3 - Mcanismes conomiques et financiers : Il sagit de soutenir la mise en place de mcanismes conomiques et financiers prennes et additionnels pour la mise en uvre de la GIZC : identification des options possibles (paiements pour services cosystmiques, redevances, taxes, fonds fiduciaires, marchs de quotas, compensation, certification) ; tudes de faisabilit ; mise en place ; suivi. Composante 4 - Communication, capitalisation et dissmination des rsultats du projet dans le Pacifique : Cette composante permet de dpasser le cadre des sites pilotes pour avoir des impacts aux niveaux national et rgional, en favorisant les changes dexprience entre sites du projet, les expertises transversales, la dissmination des rsultats en particulier au cours d'vnements destination des dcideurs rgionaux, etc. Composante 5 - Gestion du projet : Cette composante fournit les moyens dassurer la matrise douvrage et la matrise duvre du projet, lorganisation des runions des comits de pilotage, des valuations et audits, etc. Document synthtique sur la mise en place dun dispositif de suivi hydrologique, mtorologique et de lrosion sur le bassin versant de la Thiem Commune de Touho - Province Nord de Nouvelle-Caldonie Table des matires 1 LES OBJECTIFS DU DISPOSITIF DE SUIVI ............................................................................................................... 2 2 CONTEXTE HYDROLOGIQUE, METEOROLOGIQUE ET DE LEROSION DU BASSIN VERSANT DE LA THIEM ET DE SES SOUS BASSINS ............................................................................................................................................. 3 2.1 GENERALITES ............................................................................................................................................................. 3 2.2 HYDROGRAPHIE ET CAPTAGES AEP ................................................................................................................................. 3 2.3 APERU GEOLOGIQUE .................................................................................................................................................. 5 2.4 COUVERTURE VEGETALE ET OCCUPATION DES SOLS ............................................................................................................ 7 2.5 HYDROLOGIE DE LA ZONE DETUDE ................................................................................................................................. 9 2.6 ACCESSIBILITE GENERALE ............................................................................................................................................ 11 3 LES DISPOSITIFS DE SUIVI HYDROLOGIQUE, METEOROLOGIQUE ET DE LEROSION ETAT DE LART SUCCINCT .................................................................................................................................................................. 13 3.1 LES DISPOSITIFS EXISTANTS ET OPTIONS TECHNIQUES ........................................................................................................ 13 3.2 VARIABLES A MESURER ORIENTATIONS GENERALES ........................................................................................................ 20 4 METHODOLOGIE POUR LE CHOIX DES SITES A INSTRUMENTER ........................................................................ 23 5 ANALYSE ET DESCRIPTION SUCCINCTE DES OPTIONS ........................................................................................ 28 6 DEVELOPPEMENT DE LOPTION RETENUE ......................................................................................................... 31 6.1 SCHEMA GLOBAL DINSTRUMENTATION ......................................................................................................................... 31 6.2 IMPLANTATION DES STATIONS DE MESURE ...................................................................................................................... 32 6.3 DISPOSITIF PROPOSE POUR LA MESURE DES DEBITS........................................................................................................... 33 6.4 MESURE DE HAUTEUR DEAU POSITION ET TYPE DES CAPTEURS ........................................................................................ 37 6.5 MESURE DE CONCENTRATION EN MES ET TURBIDITE ....................................................................................................... 39 6.6 MESURE DE LA PLUIE ................................................................................................................................................. 39 6.7 MESURE DE LA QUALITE DE LEAU ................................................................................................................................. 39 6.8 MESURE DE LEROSION DES SOLS PLACETTE DEXPERIMENTATION ..................................................................................... 39 6.9 COUTS DU DISPOSITIF ................................................................................................................................................. 40 6.10 MISE EN PLACE DU DISPOSITIF ET FONCTIONNEMENT ................................................................................................... 44 7 CONCLUSION ET RECOMMANDATIONS POUR LES ETAPES SUIVANTES ............................................................. 45 8 BIBLIOGRAPHIE ................................................................................................................................................. 46 9 ANNEXES .......................................................................................................................................................... 49 ANNEXE 1 : COMPTE RENDU DE MISSION ................................................................................................................................. 49 ANNEXE 2 : DEROULE DE LA MISSION ...................................................................................................................................... 49 ANNEXE 3 : REPORTAGE PHOTOGRAPHIQUE DE LA MISSION ......................................................................................................... 49 ANNEXE 4 : DETERMINATION DES COEFFICIENTS DE MONTANA DE LA ZONE DES BV ......................................................................... 49 ANNEXE 5 : DETERMINATION DE LHYDROLOGIE DE REFERENCE POUR LES BASSINS VERSANTS PRESELECTIONNES .................................... 49 ANNEXE 6 : GRANULOMETRIE EFFECTUEE SUR UN AFFLUANT DE LA THIEM ...................................................................................... 49 ANNEXE 7: ANALYSE DE LA QUALITE DE LEAU CAPTAGE HACCINEM ............................................................................................... 49 ANNEXE 8 : ELEMENTS SUR LES SOLUTIONS TECHNIQUES DEVERSOIRS ......................................................................................... 49 ANNEXE 9 : LISTE DES CAPTEURS, DE LENSEMBLE DU MATERIEL NECESSAIRE ET DU MAGASIN ............................................................. 49 ANNEXE 10: CAHIER DES CHARGES TECHNIQUES LOT 1 = GENIE CIVIL DES OUVRAGES ........................................................................ 49 ANNEXE 11 : ADDENDUM AU LOT 1 = GENIE CIVIL DES OUVRAGES ................................................................................................ 49 ANNEXE 12 : CAHIER DES CHARGES TECHNIQUES LOT 2 = INSTRUMENTS DE MESURE ........................................................................ 49 ANNEXE 13 : CAHIER DES CHARGES TECHNIQUES LOT 3 = PASSERELLE ........................................................................................... 49 ANNEXE 14 : ELEMENTS CARTOGRAPHIQUES RELATIFS A LOUVERTURE DES SENTIERS POUR LE SUIVI DU DISPOSITIF ................................. 49 Document synthtique sur la mise en place dun dispositif de suivi hydrologique, mtorologique et de lrosion sur le bassin versant de la Thiem Commune de Touho - Province Nord de Nouvelle-Caldonie Sommaire des figures Figure 6. Coloration type des eaux sur des sols (silto-)grseux pour des trs fortes concentrations .................... 5 Figure 7. Dtermination de manire approximative des proportions dargiles / gauche prlvements issus des sols (silto-)grseux et droite issus des filons de serpentinites la flche rouge donne la hauteur de la couche dargile. ....................................................................................................................................................... 6 Figure 8. Extrait de la carte gologique BRGM sur le bassin de la Thiem ............................................................... 6 Figure 9. Rpartition et type de vgtation sur le bassin versant de la Thiem (source : DITTT)............................. 8 Figure 10. Localisation des terres coutumires (source : cadastre DITTT) ............................................................. 9 Figure 11. Rgionalisation pour la dtermination du dbit instantan de priode de retour 100 ans .................. 9 Figure 12. Accessibilit : routes, pistes et sentiers ............................................................................................... 12 Figure 13. Pluviomtre augets basculeurs et total ............................................................................................. 13 Figure 14. Exemple de station hydromtrique Poro seuil amont (projet Hydromine source UNC) ................ 13 Figure 15. Mesure de lrosion par des clous (source : REY, 2002) ....................................................................... 18 Figure 16. Topomtre laser (source : MATHYS, 2006) ............................................................................................ 18 Figure 17. Echantillonnage sur le seul amont de la mine de Poro (source UNC) .................................................. 19 Figure 18. Exemple de mesure de lrosion sur des placettes exprimentales de 20 m2 chacune (projet CRISP, VANUATU) ................................................................................................................................................................ 19 Figure 19. Dispositif de simulation de pluie (source : MATHYS, 2006) ................................................................... 20 Figure 20. Photo extraite du matriel utilis sur le site de Poro (publi DAVAR DIMENC, Convention hydromine, Base de donnes sdimentologique site pilote de poro _ rdige par UNC) .................................................... 21 Figure 21. Exemple de capteur de turbidit (capteur Poncel ; source site internet dAqualabo,) ....................... 22 Figure 22. Emprise des enveloppes de facilit daccs aux sites potentiels instrumenter (emprise de 500 m / emprise de 1 km) .................................................................................................................................................. 24 Figure 23. Allure dun lit de creek dun bassin de fort dense humide ................................................................ 25 Figure 24. Configuration dun bassin de type savane avec cordon de fort dense humide dans le fond de vallons (exemple sur le bassin voisin de Tiponite) ............................................................................................................ 25 Figure 25. Distinction mi-hauteur du versant entre une savane dense (suprieure) et une savane clairseme. .............................................................................................................................................................................. 25 Figure 26. Versant fortement dgrad forte pente le long de la route qui mne au captage de Tipwi. Le passage rgulier des feux de brousse augmente considrablement le potentiel rosif des sols ......................... 25 Figure 27. Localisation et emprises des bassins prslectionns. Leur superficie est comprise entre 1 h et plus de 100 ha............................................................................................................................................................... 26 Figure 28. Carte des pentes sur le bassin de la Thiem. Les polygones blancs prfigurent les zones dintrt des bassins versants instrumenter. .......................................................................................................................... 27 Figure 29. Slection des bassins versants potentiellement intressants pour la mise en place dune instrumentation .................................................................................................................................................... 29 Figure 30. Schma gnral du dispositif de suivi hydrologique, pluviomtrique et de lrosion des sols ............ 31 Figure 31. Schmas des profils en long des sections de creeks instrumenter (P37, P38, P48, T03 (en option)) 32 Figure 32. Schma des seuils de transport solide par charriage (Q_charriage) et en suspension (Q_suspension) en relation avec la qualit de la mesure et la rsistance de la station ................................................................. 34 Figure 33. Schma de coupe transversale : forme gnrale donne aux sections de mesure ............................. 34 Figure 34. Schma de dtermination des dbits et zones dincertitude .............................................................. 35 Figure 35. Courbe de dbit en fonction de la hauteur deau pour un seuil rectangulaire de 4,5 m de largeur, muni dune chancrure centrale en V ( 90 de 0,5 m de hauteur et 1 m de large)............................................ 36 Figure 36. Courbe de dbit en fonction de la hauteur deau pour le seuil rectangulaire de la figure 35 en fort dbit (augmentation de lchelle de rendu) ......................................................................................................... 37 Figure 37. Type de station hydromtrique mettre en place (la passerelle sera dispose uniquement sur le bassin exprimental ; sur les autres une potence remplacera la passerelle) ................................................. 38 Figure 38. Schma des ouvrages pour lestimation des volumes de bton ncessaire ........................................ 40 Document synthtique sur la mise en place dun dispositif de suivi hydrologique, mtorologique et de lrosion sur le bassin versant de la Thiem Commune de Touho - Province Nord de Nouvelle-Caldonie Sommaire des tableaux Tableau 1. caractristiques gomtriques et hydrauliques des bassins versants candidats ................................ 30 Tableau 2. Masses dinvestissement ncessaire la mise en place du dispositif de suivi hydrologique, mtorologique et de lrosion. ........................................................................................................................... 43 Tableau 3. Estimation des cots de fonctionnement annuel du dispositif ........................................................... 44 Tableau 4. probabilit quun pisode de pluie ou dbit de priode de retour T se produise pendant une dure dobservation D ..................................................................................................................................................... 45 1 Liste des abrviations et acronymes AEP Alimentation en Eau Potable AFD Agence Franaise de Dveloppement BE Bureau d'Etudes BRGM Bureau de Recherches Gologiques et Minires BV Bassin Versant CEN Conservatoire des Espaces Naturels CEREMA Centre dtudes et dExpertise sur les Risques, lEnvironnement, la Mobilit et lAmnagement CFTMC Centre de Formation aux techniques de la Mine et des Carrires CI Conservation International CNRT Centre National de Recherche Technologique sur le nickel et son environnement COPIL Comit de Pilotage CPS Communaut du Pacifique CRISP Coral Reef Initiative for the South Pacific DAVAR Direction des Affaires Vtrinaires et Alimentaires DDEE Direction du Dveloppement Economique et de lEnvironnement de la PN DIMENC Direction de l'Industrie, des Mines et de l'nergie de la NC DITTT Direction des Infrastructures, de la Topographie et des Transports Terrestres EE Espces envahissantes FCFP Franc des Collectivits Franaises du Pacifique FFEM Fonds Franais pour lEnvironnement Mondial GIZC Gestion Intgre des Zones Ctires GSM Global System for Mobile Communications IRD Institut de Recherche pour le Dveloppement IRSTEA Institut national de recherche en sciences et technologies pour lenvironnement et lagriculture ISO Organisation internationale de normalisation MES Matire En Suspension MF Million de Francs NA Non Applicable NC Nouvelle Caldonie NF Norme Franaise ONEMA Office National de l'Eau et des Milieux Aquatiques ONF Office National des Forts ONFI Office National des Forts Internationale PM Patrimoine Mondial PN Province Nord PPME Ple Pluridisciplinaire de la Matire et de l'Environnement RTM Restauration des Terrains en Montagne SIG Systme d'Information Gographique SMRA Services des Milieux et Ressources Aquatiques de la DDEE-PN SMRT Services des Milieux et Ressources Terrestres TN Terrain Naturel UMR - ETNA rosion torrentielle, neige et avalanches (IRSTEA) UNC Universit de Nouvelle Caldonie UNESCO Organisation des Nations unies pour l'ducation, la science et la culture UTC Temps universel coordonn ZCNE Zone Ctire Nord Est 2 1 LES OBJECTIFS DU DISPOSITIF DE SUIVI Les termes de rfrences du projet RESCCUE PN ont dfini lobjectif premier du dispositif de suivi hydrologique, mtorologique et de lrosion qui est daller vers une quantification des phnomnes et de comparer les effets de diffrents tats et usages des sols. Suite ltat des lieux et la formulation de termes de rfrence spcifiques au prsent livrable, linstrumentation dans le bassin versant de la Thiem (Figure 1) a t prcise et doit permettre de rpondre aux points suivants : proposer une instrumentation pour quantifier les flux solides et liquides produits par une slection de sous-bassins versants de la Thiem (en lien avec la problmatique de la qualit deau potable et des eaux troubles dans le lagon) prsentant des occupations du sol diffrentes ; prendre en compte les contraintes de site (accessibilit, rcurrence des feux et vandalisme) ; mettre laccent sur la mise en place de mesures dmonstratives pour les populations locales. Au cours de ltude de faisabilit, travers les discussions et runions avec la DDEE, les objectifs initiaux ont t affirms ainsi que les modalits de mise en uvre : adapter linstrumentation pour quelle permette de gnrer des donnes en lien avec les pressions majeures sur les milieux (espces envahissantes -cerfs et cochons- et feux) avec comme vision lamlioration continue des mesures de gestion ; la mise en uvre du dispositif, ainsi que son entretien et sa surveillance, doivent faire participer les habitants des tribus de Poyes et Tiwa (dont lidentification et la formation dun technicien pour le suivi du dispositif). Le dispositif doit pouvoir intgrer des ateliers dmonstratifs ; le dispositif doit tre autant que possible automatis (pour rduire les cots dentretien) et modulable (pour intgrer dautres capteurs par la suite). La runion de restitution de la mission de terrain dEtienne Ebrard (ONFI/ONF RTM Annexe 1) du 7 octobre 2015 a permis de prciser les montants maximum mobilisables par la Province Nord pour couvrir les cots dinvestissement du dispositif et son fonctionnement annuel. Le programme de la mission est prsent en Annexe 2 et un reportage photographique en Annexe 3. La Province Nord souhaite que les montants associs linvestissement du dispositif soient inscrits sur le budget de lexercice 2016 dont la clture de programmation a lieu dbut dcembre 2015. Ainsi, il a t convenu quaprs la transmission du livrable L1.5 au 8 novembre 2015, lONFI appuie la DDEE pendant le mois de novembre pour lobtention de devis. 3 BV Thiem = 64 km2 lit rocheux lagune lagon 2 CONTEXTE HYDROLOGIQUE, METEOROLOGIQUE ET DE LEROSION DU BASSIN VERSANT DE LA THIEM ET DE SES SOUS BASSINS 2.1 Gnralits Le bassin de la Thiem, de forme assez ramasse1, possde une superficie de 64 km2 et culmine plus de 1 000 mtres daltitude. Son orientation gnrale Nord-Nord-Est ouverte sur les alizs, associe prsence de la crte des lvres formant une barrire orographique, lui confre une prdisposition aux forts pisodes de crue (Figure 1). Aprs un parcours de plus de 14 km avec une dclivit moyenne de 7%, la Thiem2 se jette directement dans le lagon. Curieusement, contrairement la plupart des fleuves voisins, il ny a pas de mangrove linterface avec le lagon, mais une zone analogue une lagune (Figure 2). Figure 1. Situation gographique gnrale du bassin de la Thiem Labsence de mangrove lembouchure indique que les sdiments les plus fins arrachs au bassin versant (argiles et silts) narrivent pas se dposer sur cet interfluve. Plusieurs facteurs peuvent expliquer cette spcificit, notamment la prsence dun lit rocheux qui descend assez bas vers le lagon et favorise leffet de chasse assez loin dans le lagon, la prsence des deux paulements rocheux qui donnent la forme dentonnoir au bassin, ainsi que la torrentialit marque des coulements de crues. Figure 2. Particularit de linterface Thiem lagon 2.2 Hydrographie et captages AEP3 Le bassin versant de la Thiem se dcompose en deux sous-bassins versants principaux (Figure 3Error! 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Captage dHACCINEM (Figure 4) Le captage dHaccinem draine un bassin versant de 6 km2. Il est assur par deux barrages de prise deau distants de 200 mtres. Le captage amont aurait t ralis plus tard pour pallier les problmes de turbidit et de qualit mdiocre du captage aval. Nanmoins, lamont immdiat des deux points de prlvement, on observe des secteurs fortement pitins par le gibier (cerfs et cochons sauvage) avec prsence de djections nombreuses. Ce souillage des eaux est confirm par le taux important des coliformes totaux prsents dans leau (sans pour autant provoquer dintoxication car le taux dEscherichia coli reste en dessous de la norme de tolrance aprs traitement). La mauvaise qualit de leau sur ce captage (analyses donnes en annexe 7) provient en grande partie du non-respect de la rglementation en vigueur et notamment de labsence de primtre de protection immdiat2. 1 On prendra garde bien remarquer que daprs la toponymie DITTT, le captage AEP de Tipwi ne se trouve pas dans le bassin de la Dihn Tipwi. 2 Le projet de dlimitation des primtres immdiats des captages est en cours de dveloppement au sein des services techniques de commune de TOUHO. 5 Figure 4. Vue gnrales du captage dHaccinem aval ( gauche) et captage amont ( droite) Captage de TIPWI (Figure 5) Le captage de Tipwoi, avec une prise deau unique, prsente des usures du temps assez marques (conduites fortement corrodes et perces par endroit). Le bassin versant drain est de 12 km2. La qualit de leau avant traitement est assez mdiocre (forte teneur en Escherichia coli et Entrocoques). Ces taux anormalement levs de matires fcales sont dus la forte concentration despces animales invasives. Figure 5. Vue gnrale de louvrage de captage de Tipwi ( gauche) et dtails sur le dgrilleur (en haut droite) et sur les bassins suprieurs de dcantation (en bas droite) 2.3 Aperu gologique La majeure partie du bassin versant de la Thiem occupe des formations de schistes silto-grseux (prs de 75 %) et schistes grseux (15%) comme le prsente la Figure 6. Laltration de ces roches (pluies, vent, feux, passage danimaux) produit une proportion importante dargiles et de silts qui sont ensuite lessivs par les forts pisodes pluvieux, puis transports par les crues et rejets in fine dans le lagon1. Figure 6. Coloration type des eaux sur des sols (silto-)grseux pour des trs fortes concentrations 1 Lors des investigations de terrain il a t trs difficile didentifier des zones de dpts des matriaux fins en aval du bassin. Dans le cadre dune plonge lembouchure de la Thiem faite par le club de plonge de TOUHO, ces dpts dargiles auraient t identifis, confirmant le lien (qui reste valuer) entre lrosion des bassins et limpact sur les fonds marins (il nest pas possible de dire si cet impact est ngatif pour le lagon dans ltat des connaissances actuelles). 6 Schistes silto-grseux Schistes siliceux Colluvions Basaltes Serpentinites Schistes grseux Basaltes Filons de serpentinites Schistes grseux Lanalyse des sols en place montre que la proportion en lments fins peut tre importante. Des constatations trs sommaires ralises pendant la mission dexpertise ont permis de quantifier de manire approximative cette proportion1. Elles ont consist diluer des prlvements de sols dans de leau pour donner une ide de la teinte des coulements chargs en matriaux fins (couleur crme de caf pour les sols grseux et ocre pour les formations de serpentinites). Figure 7. Dtermination de manire approximative des proportions dargiles / gauche prlvements issus des sols (silto-)grseux et droite issus des filons de serpentinites la flche rouge donne la hauteur de la couche dargile. Le prlvement issu des sols grseux ( gauche) prsente une quantit de matriaux fins de lordre de 75 %. Le prlvement issu des filons de serpentinites (au-dessus dHaccinem) prsente une quantit de matriaux fins de lordre de 60 %.Les lments fins transports par les prcdentes crues nont pas t retrouvs, ni dans les creeks, ni dans la partie aval du bassin. Les volumes de matriaux fins arrachs aux versants seraient alors rejets en quasi-intgralit au lagon. A contrario, les lments plus grossiers (sables, graviers et blocs) se retrouvent gnralement dans les lits des rivires principales faible pente sous la forme datterrissement aux endroits classiques (mandres, derrire les obstacles, etc.). Figure 8. Extrait de la carte gologique BRGM sur le bassin de la Thiem 1 Il sagit de caractriser la composition des sols en place. Une dtermination prcise des proportions dargile ncessiterait des analyses gotechniques en laboratoire bien spcifiques. 7 2.4 Schistes Silto-grseux 8 Couverture vgtale et occupation des sols 2.4.1 VEGETATION Loccupation des sols issue de la carte DITT indique une proportion importante de couverture de fort dense humide, essentiellement sur la partie haute du bassin versant de la Thiem. Les investigations de terrain ont montr que la ralit est assez diffrente car ce qui est reprsent sur la Figure 9 comme tant de la fort dense humide est dans de grandes proportions souvent de la savane dense, voire clairseme. Cette diffrenciation sera essentielle dans la caractrisation des bassins candidats pour linstrumentation. A cette fin, une digitalisation plus prcise a t ralise sur les bassins potentiels afin den faire ressortir les vritables couvertures de sols. Figure 9. Rpartition et type de vgtation sur le bassin versant de la Thiem (source : DITTT) 2.4.2 TERRES COUTUMIERES Le dispositif, aussi bien dans sa dfinition que dans sa ralisation et son suivi, doit tre rflchi en prenant bien en compte les spcificits dusage lies la prsence de terres coutumires des tribus de Poyes et de Tiwa. La Figure 10 donne la rpartition des terres coutumires sur le bassin de la Thiem. Les secteurs qui paraissent intressants instrumenter se situent essentiellement en terres coutumires. Mme si lors des changes pralables le projet a reu un avis favorable de la part des tribus de Poyes et Tiwa, il devra tre prcis et valid par les conseils coutumiers avant toute construction des sections de contrle, des accs et de linstallation des instruments et placettes de mesures. 9 Figure 10. Localisation des terres coutumires (source : cadastre DITTT) 2.5 Hydrologie de la zone dtude La DAVAR a tabli en 2009 un recueil des dbits caractristiques de la NOUVELLE-CALEDONIE (ALRIC R., 2009) afin de proposer des formules sommaires pour la dtermination des quantiles de rfrence, notamment pour les pisodes de crues. Ces formules ont t dtermines sur la base dun chantillon de 22 stations hydromtriques drainant des superficies de bassins versants allant de 9 km2 (BV Papainda) 385 km2 (BV Tontouta). La rgionalisation de ces formules a permis dtablir une quation simple entre la surface des bassins versants et le dbit de pointe centennal sur la rgion dtude (cte Est) : 75,0100 100 SQ avec Q100 en m3/s et la surface S en km2. Figure 11. Rgionalisation pour la dtermination du dbit instantan de priode de retour 100 ans Par ailleurs, cette mthodologie a permis de dterminer les quantiles de dbit pour les plus faibles priodes de retour. On a ainsi les relations suivantes : 10 bcTcmm taTtP 1),(bcTchmm taTti),(/6,3),( STtiCQ cRT100298,41QQ ; 1001081,11QQ ; 1005015,11QQ Pour fixer les ides, en appliquant cette mthode au bassin versant total de la Thiem (64 km2), on obtient les dbits caractristiques suivants : Q100 2 200 m3/s (soit 35 m3/s par km2) Q50 1 900 m3/s (soit 30 m3/s par km2) Q10 1 200 m3/s (soit 19 m3/s par km2) Q2 450 m3/s (soit 7 m3/s par km2) Le projet dinstrumentation est destin caractriser de trs petits bassins versants (quelques dizaines dhectares). En premire approche, il pourrait tre tentant dappliquer les formulations sommaires prcdentes1. Par exemple, on considre un petit bassin versant de 10 ha (0,1 km2). On obtient Q100 18 m3/s, soit un dbit spcifique de lordre de 180 m3/s par km2 (valeur anormalement leve !)2. La dtermination des dbits caractristiques des petits bassins de ltude se fera donc avec la mthode rationnelle : avec : TQ : dbit de pointe de la priode de retour T (m3/s) RC : coefficient de ruissellement du bassin, fonction de T ),(/ Tti chmm : intensit de la pluie de dure tc et de priode de retour T (mm/h) S : superficie du bassin versant (km2) ct : temps de concentration3 du bassin (h) Pour raliser le calcul il est impratif de dterminer pralablement les coefficients de Montana lis au contexte pluviomtrique de la zone dtude4 : et avec : ),( TtP cmm : hauteur de pluie de dure tc et de priode de retour T (mm) Ta et b : coefficients de Montana de la priode de retour T pour la zone gographique tudie La synthse et la rgionalisation des donnes pluviomtriques de la Nouvelle-Caldonie (Davar, Nicolas ROMIEUX, 2011) permettent de retenir les coefficients de Montana suivants (voir annexe 4): 100Ta = 120 mm 10Ta = 86 mm b = 0,32 (cette trs faible valeur de b caractrise linfluence du relief et la survenue de nombreuses pluies brves et intenses) Les bassins tudis dans la suite (partie des scnarios envisageable) comportent des temps de concentration5 compris dans la gamme [5 min ; 10 min]. 1 Tentative de calcul mme si la mthode indique ne pas sappliquer en dehors de lchantillon de calage. 2 Cette valeur se situe bien au-del des records mondiaux connus ce qui confirme son invraisemblance. 3 Temps que met la goutte deau tombe lextrmit du bassin pour atteindre lexutoire en suivant le plus long chemin hydraulique. 4 La pluie de projet retenue est fonction du temps de concentration tc du bassin. 5 Le calcul des temps de concentration a t ralis soit en considrant un transfert la vitesse moyenne de 2 m/s, soit avec la formule de Kirpich adapte pour les trs petits BV. Ces deux mthodes donnent des rsultats similaires. 11 Les intensits pluvieuses correspondantes sont alors : pour loccurrence centennale [212 mm/h ; 265 mm/h] pour loccurrence dcennale [150 mm/h ; 190 mm/h] Par ailleurs, le choix du coefficient de ruissellement RC influence fortement le rsultat du calcul de dbit. Une multitude dabaques et de retours dexprience1 existent pour le choix de ce coefficient. Ce coefficient dpend essentiellement de lintensit de lpisode de pluie (et donc de sa priode de retour) ainsi que de loccupation des sols (vgtation, usage) et de la morphologie des terrains (pente, gologie). Les coefficients de ruissellement retenus dans cette tude sont les suivants : Coefficients de ruissellement valeur mdiane [gamme] Type de BV CR (100 ans) CR (50 ans) CR (10 ans) forestier 0,6 [0,5 ; 0,7] 0,4 [0,35 ; 0,5] 0,3 [0,25 ; 0,35] savane avec cordon foret 0,7 [0,6 ; 0,8] 0,5 [0,45 ; 0,6] 0,4 [0,35 ; 0,45] trs dgrad 0,9 [0,8 ; 1] 0,7 [0,6 ; 0,8] 0,5 [0,4 ; 0,6] La dtermination des dbits caractristiques sur les bassins intressants instrumenter (station de jaugeage) est un pralable indispensable, afin de rendre autant que faire se peut la prennit des installations (rsistance du gnie civil, viter le contournement des coulements, localisation des instruments). Les valeurs de dbits sont donnes pour chaque BV retenu dans le paragraphe 6 (dispositif retenu). Enfin, on notera que sur le bassin versant de la Thiem, de nombreux jaugeages hydromtriques auraient t raliss2 sur des petits bassins dont certains ont une surface d peine 76 ha (Tiwa_aval_barrage), avec une dizaine de jaugeages raliss entre 1981 et 1983. Les autres sections mesures correspondent des bassins allant de 8 km2 14 km2. Pour chacun deux il aurait t ralis 60 et 90 jaugeages dans les annes 1980. Nous ne disposons pas des rsultats des jaugeages et nous ne savons pas sils ont t raliss en priode de forts ou faibles dbits. 2.6 Accessibilit gnrale Laccs aux tribus de Poyes et de Tiwa se fait par des routes goudronnes de qualit convenable. En priode de crue, les accs peuvent tre problmatiques, surtout pour accder la tribu de Poyes (problme de passages gu proximit de la tribu) et par consquent laccs aux bassins suprieurs (dihn Timwpa et dihn Tipwi) est rendu impossible. En priode de crue, il est prfrable de passer par la tribu de Tiwa pour accder au bassin suprieur de la dihn Tipwi (vers le captage AEP dHaccinem) mme si un passage gu peut poser problme en priode de fortes pluies. 1 Les analyses comparatives pluie/dbit ralises sur le site de Poro (projet Hydromine) ont montr que le coefficient de ruissellement est relativement fluctuant selon les pisodes. Compte tenu quil sagit dune configuration trs diffrente, nous faisons le choix de ne pas reprendre ces coefficients. 2 Information donne par les couches SIG de la DAVAR (shape Stations de jaugeages) 12 Hormis le sentier de Grande Randonne trs bien entretenu, les autres sentiers sont assez sommaires et troits. De manire gnrale, laccessibilit au bassin suprieur de la Thiem est plutt mauvaise dans ltat actuel. Dans le cadre de la mise en place du dispositif, il est ncessaire damliorer et de scuriser les accs, aussi bien dans une perspective de construction des ouvrages de mesure que pour en assurer le suivi. Figure 12. Accessibilit : routes, pistes et sentiers 13 3 LES DISPOSITIFS DE SUIVI HYDROLOGIQUE, METEOROLOGIQUE ET DE LEROSION ETAT DE LART SUCCINCT 3.1 Les dispositifs existants et options techniques 3.1.1 SUIVI METEOROLOGIQUE Le suivi mtorologique est entendu dans notre cas dtude comme tant la mesure de la pluie au sol1, du vent et de la temprature. La pluie peut tre quantifie selon diffrente priodes dobservations. La mesure la plus ancienne et la plus courante est la mesure de la pluie journalire. Dans ce cas, on relve un horaire dtermin (gnralement 6H00 UTC) la hauteur deau collecte dans un rcipient calibr. Lappareil de mesure est alors trs simple puisquil sagit dun entonnoir gradu lecture directe. Figure 13. Pluviomtre augets basculeurs et total Dans de nombreux cas, il est important de connaitre la quantit deau mtorique prcipite pendant une priode infra-journalire. Dans ce cas, cette mesure pas de temps variable ncessite lemploi dinstruments plus labors tel que des pluviographes. De nos jours, on utilise couramment des pluviomtres augets basculeurs qui sont rputs robustes et fiables pour la mesure de pluie dans des conditions hors gel (type dappareil couramment utilis sur le territoire par la DAVAR et MtoFrance). Ces derniers temps, de plus en plus de services mtorologiques utilisent des pluviomtres pese pour saffranchir des incertitudes de mesures et des conditions de prcipitations solides (grle, neige). Il sagit dun pluviomtre totaliseur qui mesure la masse deau (indiffremment liquide ou solide). Ces instruments sont trs simples dinstallation et dentretien. La difficult rside dans le choix du site reprsentatif et dans la fourniture en nergie si les donnes sont tltransmises (fortement recommand lorsque cela est possible). 3.1.2 SUIVI HYDROLOGIQUE Le suivi hydrologique est entendu dans notre cas dtude comme un suivi hydromtrique, cest--dire la quantification partielle des flux liquides (hauteur) ou complte (dbit) au niveau dune section de contrle. Ce type de suivi peut rpondre plusieurs finalits, entres autres : - la surveillance des crues pour la protection des personnes et des infrastructures. Dans ce cas, sur la base des crues prcdentes, la seule connaissance de la hauteur deau peut tre suffisante. Les sections de contrle possdent alors essentiellement des instruments destins la mesure de hauteur deau. Figure 14. Exemple de station hydromtrique Poro seuil amont (projet Hydromine source UNC) 1 La mesure de la pluie est ralise soit par un rseau dinstruments au sol, soit par les observations radar. Le dispositif fera uniquement de la mesure de la pluie grce des instruments au sol. 14 - la dtermination de lhydrologie en basses eaux pour, par exemple, assurer lalimentation de captage AEP ou dans une perspective de protection du milieu naturel (notion de dbits minimums biologiques). Dans ce cas les sections de contrle permettent de mesurer les dbits dans une gamme relativement basse de manire quantifier prcisment le rgime des tiages. - la dtermination de lhydrologie en moyennes et hautes eaux pour la production dnergie. Les sections de contrle doivent alors tre dimensionnes pour fournir des mesures relativement fiables dans des conditions difficiles de forts dbits. Dans notre cas dtude, les sections de contrle ont une vocation de connaissances hydrologiques pour mieux caractriser les rponses hydrologiques de trs petits bassins versant (entre 10 ha et 30 ha). Cette connaissance doit porter la fois sur les bas dbits (pour le mesure de MES) et des forts dbits (pour la dtermination des quantiles de crues). Les sections de contrles devront assurer la mesure dune large gamme de dbit (de ltiage svre la Q100)1. La dfinition des sections de contrle peut tre assez complexe dans les creek naturels fortes pentes, dans lesquels un charriage important peut survenir et fortement perturber les coulements. Il existe plusieurs mthodes et types de dispositifs envisageables pour estimer les dbits. Nous nabordons ici que ceux qui nous paraissent les plus rustiques et adapts notre contexte et qui permettent une mesure en continu avec un appareillage relativement simple. Les mesures ponctuelles de jaugeage qui sont ncessaires en complment pour valider la pertinence des courbes de tarage ne sont pas voques, mme si elles restent trs fortement recommandes, voire mme indispensables pour valider certaines mthodes (notamment celles hydrauliques). Le principe gnral est dimplanter dans lcoulement une section de contrle artificielle, permettant d'obtenir un rgime critique, cest dire une relation univoque entre le dbit Q et la charge h (hauteur d'eau au-dessus du seuil) de la forme : avec K - coefficient de dbit li h; C et n - paramtres dpendant des caractristiques du seuil. Les principaux seuils utiliss sont : soit des dversoirs paroi mince ou de type pais soit des canaux-jaugeurs Il est galement possible de confectionner un chenal artificiel de section rgulire (rectangulaire ou trapzodale) et de pente nulle pour forcer le passage en rgime critique. Cest notamment ce type de dispositif qui a t mis en uvre sur les sites miniers dans le cadre du projet Hydromine. Il faut alors sassurer que le rgime critique stablisse effectivement lextrmit du canal, cest pourquoi il faut amnager un chenal artificiel suffisamment long. Dans tous les cas, il faut amnager une chute ou une rampe forte pente laval du dispositif (passage critique-torrentiel, maintien des seuils en dnoy). 1 Comme tout appareillage en travers des cours deau, le risque de destruction en priode de crue est assez lev et il peut tre assez difficile, voire impossible de garantir une mesure fiable lors des crues intenses. 15 Synthse des solutions techniques envisageables pour raliser une section de contrle (mesure de dbits) Type Dversoir paroi mince Dversoir seuil pais Canal-jaugeur Canal artificiel rectiligne non normalis SCHEMA / EXEMPLE CARACTERISTIQUES un dversoir est considr paroi mince si h > 2 e (e tant lpaisseur de la paroi) un seuil est considr comme pais si h < 1,6 e (e tant lpaisseur du seuil)1 canal-jaugeur de type VENTURI ISO 4359 (contraction latrale et seuil pais) PARSHALL ISO 9826 (contraction latrale, seuil pais et rupture de pente) Canal calibr de type H ou H Flume. Canal artificiel de section rgulire (rectangulaire ou trapzodale) trs faible pente, voire nulle (voire mme en trs lgre contre-pente) suivi dune chute ou rampe forte pente laval. GENERALITES Le dversoir paroi mince est gnralement constitu dune plaque mtallique dont la crte prsente une arte soit rectiligne, soit dcoupe en chancrure de forme gomtrique (rectangulaire, triangulaire ). Le chenal dapproche est la partie du chenal qui stend en amont du dversoir sur une distance dau moins dix fois la largeur de la lame dversante la charge maximale (Lam 10 bmax). La forme et la taille du chenal aval du dversoir sont sans importance, mais le niveau de leau dans le chenal aval doit Ce dversoir est sans contraction latrale et sa crte une largeur telle que le rgime critique est obtenu en un point situ sur sa crte. Le dbit est dduit de la charge hydraulique mesure entre 3 et 4 hmax en amont du dversoir. Le profil du dversoir peut tre rectangulaire, trapzodale (ISO 4362) ou triangulaire (ISO 4360). La crte du dversoir (de profil rectangulaire) peut tre horizontale (NF X 10-315 ou ISO Le dbit est calcul grce la contraction du fluide dans un gabarit normalis. Ce type de canal, tout en tant moins fragile que les dversoirs mince paroi, est mieux adapt aux mesures en eaux charges, car moins sujet lengravement. De ce point de vue, le canal Parshall mis en uvre notamment sur le site de Draix (04) par lIRSTEA convient mieux par sa capacit dauto-curage. Les autres canaux (notamment H et H Flume) restent Du fait de leur pente nulle, ces canaux sont particulirement sensibles aux dpts de matriaux, cest pourquoi il faut prvoir une zone de dpt en amont. Ces canaux ncessitent damnager un chenal artificiel suffisamment long (en premire approximation Lcanal > 20 hmax ). 1 Entre les deux, le seuil est dit crte indfinie. 16 Type Dversoir paroi mince Dversoir seuil pais Canal-jaugeur Canal artificiel rectiligne non normalis tre suffisamment en dessous de la crte pour assurer un dversement libre et pleinement ar (coulement dnoy). 3846) ou en V (Norme ISO 8333 1985). quant eux plus sensibles aux dpts. DOMAINES DAPPLICATION Un col1 triangulaire est prfrable un col rectangulaire pour la mesure des faibles dbits. Il est dconseill dutiliser un col rectangulaire de moins de 30 cm de largeur. un col triangulaire permet de mesurer un dbit compris entre 0,2 l/s et 140 l/s un col rectangulaire permet de mesurer un dbit compris entre 20 l/s et 5 000 l/s En principe, lemploi des dversoirs paroi mince pour le contrle permanent des dbits avec des eaux charges est dlicat : la courbe de tarage Q(h) est influence de faon apprciable par les variations de la pelle, et il est difficile, en raison de lengravement ou de lensablement (transport par charriage), voire simplement de lenvasement (transport en suspension) en amont du seuil de maintenir constante la hauteur de pelle. La section du chenal dans laquelle est insr le seuil doit tre relativement rectiligne pour obtenir un coulement permanent et uniforme. La structure doit tre rigide, tanche et rsister aux dbits de crues. Le dversoir doit tre conu de faon ce que lcoulement demeure dnoy pour la plage des mesures de dbit souhaite. Utilisation dans les conditions de la norme Ce type de dispositif devrait tre privilgi aux dversoirs (paroi mince et seuil pais) pour les eaux charges et notamment en cas de transport solide par charriage, ce qui peut tre notre cas. Le canal-jaugeur est bien plus cher construire car la partie gnie civil est volumineuse et sophistique. Si la pente est forte en amont, un ressaut hydraulique va se former au niveau de la transition torrentiel fluvial. La position du ressaut et son ampleur doivent tre connues afin que la mesure de dbit ne soit pas fausse. Un calcul thorique en 1D peut tre effectu pour valuer les conditions dcoulement au sein de ce canal (en considrant des hypothses de coefficients de rugosit), mais il faut imprativement vrifier leur pertinence par des jaugeages in-situ. Ce principe a t retenu pour les dispositifs mis en uvre sur les sites miniers dans le cadre des projets Hydromine et CNRT. PRECISION DE LA MESURE environ 5 % environ 5 % - - AVANTAGES Bonne prcision de mesure Mesure des faibles dbits par chancrure triangulaire Mesure de forts dbits par chancrure Ouvrages plus robustes et moins altrables, moins sensibles lobstruction; Les courbes de tarage des Mieux adapts aux eaux charges (MES, Charriage) Ouvrages robustes Construction aise 1 Forme de lchancrure 17 Type Dversoir paroi mince Dversoir seuil pais Canal-jaugeur Canal artificiel rectiligne non normalis rectangulaire Construction aise stations seuils pais sont gnralement moins sensibles lenvasement; Gamme de dbits mesurs pouvant tre relativement tendue INCONVENIENTS Risque dobstruction partielle par des feuilles et des flottants (dautant plus avec chancrure triangulaire) Echancrure fragile en cas de transport solide (risque de dtrioration, voire de destruction en cas de crue) ; Conditions de pelle minimale en amont difficile respecter dans un contexte avec des eaux charges Entretien rgulier Partie gnie civil plus importante que pour un dversoir paroi mince ( nuancer car peut tre ncessaire pour garantir la stabilit de louvrage) Construction plus dlicate notamment sur site difficile daccs Cot lev Moindre fiabilit de la mesure du dbit (jaugeages obligatoires) Dpt probable dans le canal en cas de transport solide Ncessite la cration dune zone de dpt en amont du canal Grande longueur de lamnagement (L> 20 h) NORMES AFFERENTES NF X 10-311 ou ISO 1438 ISO 4362, ISO 4360, NF X 10-315, ISO 3846, ISO 8333. VENTURI ISO 4359 - PARSHALL ISO 9826 Non norm NIVEAU DE COUT Dispositifs peu couteux Couteux Extrmement couteux Couteux REFERENCES EN ANNEXE 8 Elments techniques sur : les dispositions communes des dversoirs mince paroi chenal dapproche et chenal aval ; les dversoirs rectangulaires en mince paroi ; les dversoirs triangulaires mince paroi ; les dversoirs mince paroi et choix dune option. Elments techniques sur les dversoirs seuil pais Elments techniques sur les canaux-jaugeur Elments techniques sur les canaux artificiels rectilignes non normaliss 18 3.1.3 SUIVI DE LEROSION Les dispositifs de suivi de lrosion permettent de caractriser limportance de lrosion en fonction de la couverture du sol. Ils prsentent une approche souvent trs exprimentale et doivent sadapter aux variables mesurer (MES, sables, graviers) et aux contraintes de site (accessibilit, pente, vandalisme, ). On distingue classiquement deux types de mesures : la mesure directe Cette mthode mesure directement le taux drosion, cest--dire la perte dpaisseur du sol pendant une pluie intense ou une priode donne. Pour cela, il est possible dutiliser les mthodes suivantes : mise en place de clous implants sur le versant et sur lesquels on mesure la hauteur et la vitesse de "dgagement" (Figure 15). Il sagit dune mthode rustique et relativement peu prcise ; raliser des mesures de variation de la topographie avec un topomtre laser (Figure 16) ou un Lidar terrestre. Cette mthode ncessite une grande prcision de mesure, avec des outils de mesure spcifiques. Elle reste galement trs coteuse. Figure 15. Mesure de lrosion par des clous (source : REY, 2002) Figure 16. Topomtre laser (source : MATHYS, 2006) la mesure par intgration Cette mthode est qualifie par intgration car la quantification de lrosion est base sur le volume produit concentr en un point de mesure (au droit de la section de contrle). Elle peut tre mise en place dans deux cas de figure : au droit dune station hydromtrique (Figure 17) : de cette manire, il est possible de dterminer des volumes de sdiments partir de la connaissance des flux (suivi hydrologique) et de prlvements deau charges (chantillonneur). Il est alors possible de prciser les volumes de sdiments transports en suspension (MES). La Figure 17 donne un exemple de station hydromtrique quipe dun chantillonneur pour la mesure des MES. La sonde dans le canal permet le prlvement des coulements diffrents instants de lhydrogramme de manire quantifier les flux solides. Lemploi dun chantillonneur ncessite un suivi rgulier en 19 crue et un entretien trs frquent. De mme, lanalyse des chantillons peut devenir trs couteuse. Il est donc fortement recommand dassocier une sonde de mesure de turbidit de leau avec lchantillonneur pendant quelques annes (au moins 2 annes de mesure) pour in fine ne collecter que les donnes de turbidit des coulements. Figure 17. Echantillonnage sur le seul amont de la mine de Poro (source UNC) avec un dispositif non dpendant dune station hydromtrique (Figure 18) : des placettes drosion, de surface variable (1 plusieurs dizaines de m), sont mises en place et dlimites. La mesure de l'rosion est effectue grce des collecteurs placs l'exutoire de chacune des placettes. De cette manire, il est possible de mesurer uniquement les matriaux grossiers rods, mais pas les MES. Il convient ensuite de dduire le volume total rod par le ratio connu entre matriaux grossiers et MES. Simple de conception, de ralisation et de suivi, cette mthode peut dans certains cas ne pas tre reprsentative des processus rels drosion : problme de circonscription de la zone pour limiter les perturbations, surface de la placette trop rduite... Par exemple, sur une placette de 1 m, on nobservera que limpact des gouttes de pluie (effet flush) mais pas le ruissellement. Au-del dune surface draine de 20 m, grce au processus de ruissellement, on mesurera plus fidlement lrosion relle des sols. Figure 18. Exemple de mesure de lrosion sur des placettes exprimentales de 20 m2 chacune (projet CRISP, VANUATU) 20 Ces diffrents dispositifs peuvent senvisager soit sous pluies naturelles, soit sous pluies artificielles avec un simulateur de pluie (Figure 19). Cette deuxime solution parait tre trop ambitieuse pour les besoins de la prsente tude1 car elle ncessite la mise en uvre de moyens matriels et techniques assez consquents, notamment la ncessit de disposer dune citerne deau et de rpter les observations. Nanmoins, elle prsente lavantage dacclrer et de prciser la connaissance. Figure 19. Dispositif de simulation de pluie (source : MATHYS, 2006) Enfin, on notera que ces dispositifs ne permettent pas de caractriser directement l'impact d'une pression de faune ou de feu, sauf dterminer pralablement la manire dont ces pressions se traduisent en termes de dgradation de la couverture vgtale. Des moyens d'tude consisteraient suivre des placettes d'rosion avant/aprs une perturbation que l'on provoque artificiellement (un feu par exemple ou une mise en dfens), mais cela ncessite un temps d'observation long qui doit tre compatible avec les moyens allous pour prenniser le dispositif au-del de la mission RESCCUE. 3.2 Variables mesurer orientations gnrales Pluie infra horaire Compte tenu de la petite taille des bassins versants caractriser, il convient de dterminer la pluie pour des faibles pas de temps. Il est en effet inconcevable de comparer le volume dune crue clair (quelques heures au plus) avec la connaissance dune prcipitation journalire. Il est donc ncessaire de mettre en place des pluviomtres automatique mesure quasi continu, ainsi que des totaliseurs lecture pour un contrle des quantits cumules rellement prcipites. Compte tenu des difficults daccs, il est possible de dcentrer le point de mesure par rapport au bassin instrumenter. Par ailleurs il est prfrable que les donnes soient la fois collectes sur place et tltransmises afin de scuriser les donnes. Dbit liquide La finalit du dispositif dinstrumentation est de quantifier les flux de sdiments en fonction de la couverture des sols. Pour cela, il est impratif de connaitre les flux liquides produits par les bassins (hydrogrammes). Le seul moyen de les dterminer est de procder une mesure en continu du dbit. Comme la mesure du dbit est impossible effectuer en temps rel, elle est dduite de la hauteur deau sur une section pralablement talonne par une relation hauteur-dbit (courbe de tarage). Lacquisition de la hauteur deau en continu est quant elle une technique simple et peu onreuse. 1 Sauf dans le cas dun projet de recherche ddi sur le site (stage, thse) 21 On utilise couramment soit des capteurs intrusifs (qui plongent dans lcoulement) soit des capteurs mesure indirecte (radar, ultrasons). Nous prconisons de doubler les capteurs de mesure (pression et radar) car compte tenu du transport sdimentaire et de lloignement des sites il est craindre un fonctionnement intermittent de la sonde de pression. Le capteur radar, visible, est plus sensible au vandalisme. Figure 20. Photo extraite du matriel utilis sur le site de Poro (publi DAVAR DIMENC, Convention hydromine, Base de donnes sdimentologique site pilote de poro _ rdige par UNC) La figure 20 illustre le site de Poro quip dune sonde de pression hydrostatique de marque Insitu (couleur acier) ainsi que la sonde de pression de lISCO. Ce matriel, couramment utilis par la DAVAR, fait preuve de robustesse et de peu de vandalisme. Sur des petits cours deau ou creeks, afin de gagner du temps sur ltalonnage de la section de mesure, on met en place une section de contrle ayant une forme gomtrique particulire (triangle, trapze, rectangle) de manire ce quon sapproche dune loi de dversoir. De cette manire, les dbits mesurs restent dans lordre de grandeur de la ralit. Il est toutefois impratif de procder pendant les crues des mesures plus prcises du dbit. Pour cela, on procde communment des jaugeages au moulinet, au flotteur, au radar portatif de manire adapter la courbe de tarage (loi hauteur-dbit). Cette opration de recalage de la courbe de tarage ncessite une prsence en crue, ainsi quun accs la section de mesure avec gnralement une mise leau de loprateur (pour jaugeage au moulinet). Il est donc fortement recommand de prvoir cette phase de contrle et de mettre en place en consquence des accs aiss (passerelle par-dessus la section de contrle pour faire du mesurage en crue). Transport solide par charriage Le transport solide par charriage est relativement difficile estimer sans avoir des donnes entaches derreur de mesure et dinterprtation. Il existe de multiples appareils de mesure (plage de dpt, trappe sdiments, chaine de charriage, gophone, suivi de blocs) mais ils sont surtout adapts des contextes de rivire torrentielle ou de gros appareils torrentiels. Dans notre cas dtude, nous avons disposition des creeks coulement non permanents qui charrient des matriaux de dimensions fortement htrognes (cf. annexe 6). Il nous semble prfrable de ne pas mettre en uvre dinstruments de mesure perfectionns et de rester sur des quantifications dordre de grandeur du transport. Il nest pas utile de connaitre le dbit solide charri pendant la crue (gophones) mais plutt davoir une estimation de volumes de sdiments dposs, soit pendant une crue, soit pendant une priode donne. Pour cela, nous nous intresserons des sections particulires ou les sdiments peuvent se dposer (en amont des ouvrages de jaugeage du dbit) ou sur des biefs pr-identifis. Transport solide par suspension - MES Le site de Poro doit tre considr comme une rfrence en la matire pour le protocole de mise en place des instruments dchantillonnage et la calibration des mesures. Aprs plusieurs annes de fonctionnement, il savre quil est logistiquement lourd de grer un chantillonneur (vrification du bon fonctionnement, analyses des prlvements, adaptation des instants de prlvement, etc.). 22 Il est fortement recommand dassocier sur le mme site pendant une priode donne (environ 3 ans), un chantillonneur et un turbidimtre. Lavantage du turbidimtre est dtre un capteur assez simple dutilisation, fournissant une mesure en continue. Nanmoins, il ne donne quune retranscription de la turbidit de leau et les valeurs de la turbidit dpendent de la concentration de sdiments dans lcoulement, mais surtout de la nature des sdiments. Pendant les 3 annes de couplage chantillonneur / turbidimtre, il y a lieu dtablir une loi turbidit concentration. Une fois cette loi tablie sur plusieurs pisodes de crue et une multitude de concentration de lcoulement, seul le turbidimtre peut tre laiss en fonctionnement. Ce protocole de mesure donne plus de chance pour assurer la prennit du dispositif (la gestion dun chantillonneur est trs lourde dans le temps, entre la surveillance du bon fonctionnement en crue, la collecte des chantillons, le dpt au laboratoire ou dfaut linterprtation en rgie des MES). Figure 21. Exemple de capteur de turbidit (capteur Poncel ; source site internet dAqualabo,) Sensibilit des sols lrosion Pour rpondre aux objectifs de caractrisation de la couverture des sols et de l'impact des feux, il est ncessaire de mettre en place des placettes drosion afin de tester in situ les rponses rosives des terrains. La littrature et les exemples sont nombreux et varis. Il nexiste pas de protocole bien dfini pour la dtermination et il est assez difficile de connaitre les gomtries et les modalits de formes des placettes pour quelles soient le plus oprationnelles possibles. Le dimensionnement et la ralisation de ce type douvrage doit tre peru dans un premier temps avec une vision assez exprimentale, puis oprationnelle moyen terme lorsque les rsultats seront dmonstratifs. Qualit de leau La mauvaise qualit de leau est une problmatique de premier plan pour les populations locales qui ne disposent que de prlvement des eaux de surface et daucun forage de secours. Le projet en cours est destin faire le lien entre le potentiel rosif des terrains avec le type doccupation des sols. Il serait galement intressant de dfinir le lien entre occupation des sols (EE et feux de brousses) et la qualit de leau. Il serait donc envisageable de mettre en place des instruments de mesures de la qualit de leau, ou plutt de procder des prlvements manuels pour envoi au laboratoire par la suite. Ces prlvements pourraient tre raliss par les chantillonneurs destins initialement aux MES (sans doute dans le cadre de projets complmentaires RESCCUE) Lide de ce type de mesure est de faire comprendre aux populations locales leur intrt modifier leurs habitudes de gestion du milieu naturel. Si limpact des feux est dmontr sur la qualit des eaux, cela sera plus facile. Toutefois ce stade il nest pas possible de prjuger des rsultats et des liens entre feux de brousse et dgradation de leau potable. 23 4 METHODOLOGIE POUR LE CHOIX DES SITES A INSTRUMENTER Les sous-bassins versants instrumenter ont t choisis partir dune mthode base sur lidentification de critres dexclusion et leur application laide du systme dinformation gographique (SIG). Ainsi, 58 bassins ont t prslectionns sur la base de ce travail SIG. A partir de cette prslection, 34 bassins ont t visits pour identifier les secteurs favorables linstallation des instruments de mesure et ainsi affiner la slection des bassins candidats1. Par ordre de priorit, les critres suivants ont permis de guider la recherche des bassins candidats : Discriminant ? Pourquoi ? 1 critre daccessibilit oui Mesures rgulires faire 2 critre doccupation des sols oui Reprsentativit des diffrentes couvertures vgtales dans les sous-bassins slectionns 3 critre de surface du bassin oui Mettre en comparaison des bassins de surface plus ou moins similaire dont les sections restent techniquement instrumentables 4 critre de pente non Important si le bassin principal prsente de grandes variations de pente sur ses versants 5 critre de voisinage avec dautres bassins candidats oui En vue de mettre en comparaison des bassins soumis des conditions environnementales similaires (pluviomtrie particulirement) 6 critre de rseaux (lectricit et tltransmission des donnes oui Pour la prennit du dispositif 7 critre de Gologie Non Trs important si le bassin principal prsente plusieurs types de socles gologiques (voir plus haut pour la prsentation de la gologie). 1 - Critre daccessibilit Laccessibilit aux sites est une condition imprative non seulement pour installer les instruments, mais surtout en assurer la surveillance et prlever les donnes produites par les capteurs. Comme la montr le retour dexprience du site de Poro, la mesure de MES ncessite un suivi sur site assez frquent, ce qui signifie que laccs aux instruments de mesure doit tre possible pendant les pisodes de crues. Les pistes doivent donc tre praticables et les passages gu seront certainement impraticables. Afin de prioriser les recherches des bassins candidats, deux emprises de 500 m et 1000 m par rapport aux accs routiers (route revtue et pistes) dans le bassin de la Thiem (Figure 22) ont permis didentifier 58 sites possibles. 1 Appellation pour dsigner les bassins versants susceptibles dtre instruments. 24 Figure 22. Emprise des enveloppes de facilit daccs aux sites potentiels instrumenter (emprise de 500 m / emprise de 1 km) Les visites de terrain et lemprunt du rseau de pistes ont montr quil est prfrable dutiliser la piste entre la tribu de Tiwa et le captage dHaccinem. Le design du dispositif doit prendre fortement en compte ce critre daccessibilit, surtout en priode cyclonique (mauvais tat des routes). 2 - Critre doccupation des sols Afin de faciliter le choix des bassins versants instrumenter en fonction de loccupation des sols (identifier des sous-bassins versant prsentant des types doccupation des sols diffrents) il a t arbitrairement dfini 4 catgories de bassin versant : I. forestier : taux de couverture de fort dense humide estim plus de 80 % de la surface du bassin - (Figure 23) II. forestier avec savanes incluses : taux de couverture de fort dense humide compris entre 50 % et 80 % de la surface du bassin (galement prsence de savanes incluses) III. savane avec cordon forestier : les versants sont recouverts par de la savane ; la fort dense humide occupe les lits des creeks (< 50 % de couverture estime de la surface du bassin) et donne la configuration typique des fonds de vallons boiss - (Figure 24) IV. savane, savane dgrade ou sol nu : couverture vgtale trs faible, souvent brule par les feux - (Figure 26) 25 Figure 23. Allure dun lit de creek dun bassin de fort dense humide Les bassins forestiers (Figure 23) ne sont pas nombreux et se situent trs haut dans le bassin, essentiellement dans les bassins de captage (Haccinem et Tipwo) et sur les versants des sommets du massif des lvres. Figure 24. Configuration dun bassin de type savane avec cordon de fort dense humide dans le fond de vallons (exemple sur le bassin voisin de Tiponite) Figure 25. Distinction mi-hauteur du versant entre une savane dense (suprieure) et une savane clairseme. Comme le montre la Figure 24 , la typologie de savane pourrait tre subdivise en : savane dense arbore : densit de pied lev et distribution diamtrique des tiges tale (reprsentation de plusieurs classes, prsence despces colonisatrices des forts denses humides, absence de passage des feux) ; savane entretenue (reprsentation de plusieurs classes diamtriques, quasi absence despces colonisatrices des forts denses humides, passage des feux) ; savane clairseme : quelques gros pieds lhectare, souvent dune mme classe diamtrique (une classe diamtrique, absence despces colonisatrices des forts denses humides, passage des feux); savane nue (absence de gros pieds, quelques petits pieds, strate herbace dense, passage des feux). Les observations de terrain semblent indiquer que contrairement ce quon pourrait penser, une savane clairseme nest pas plus favorable lrosion des sols quune savane dense arbore. En effet, les savanes clairsemes comportent souvent une strate herbace dveloppe qui fixe les lments fins du sol (de la mme manire que les plantations doyat fixe le sable des dunes) et casse lnergie cintique des pluies. Il apparait ainsi assez difficile de distinguer le rle de protection des sols entre ces deux typologies de savanes et nous considrons la savane comme une entit unique doccupation des sols. Figure 26. Versant fortement dgrad forte pente le long de la route qui mne au captage de Tipwi. Le passage rgulier des feux de brousse augmente considrablement le potentiel rosif des sols 26 3 Critre de surface du bassin Le critre de surface des sous-bassins tait galement essentiel prendre en compte tant entendu que lon cherche comparer des bassins de surface plus ou moins similaire. Nous nous sommes penchs essentiellement sur les sous-bassins prsentant des surfaces suprieures 10 ha et infrieures 30 ha tant donn les dimensions des sections observes sur ces bassins et le niveau de charriage constat. La Figure 27 fait figurer les 58 bassins qui ont t pr-identifis et donne leur superficie respective. On remarque la rpartition suivante : 30 BV ont une surface comprise en 1 ha et 10 ha 13 BV ont une surface comprise en 10 ha et 20 ha 4 BV ont une surface comprise en 20 ha et 30 ha 2 BV ont une surface comprise en 30 ha et 50 ha 3 BV ont une surface comprise en 50 ha et 100 ha 6 BV ont une surface suprieure 100 ha La moyenne des bassins et de 30 ha alors que la mdiane de la slection est de 10 ha (forte proportion de trs petits bassins). Figure 27. Localisation et emprises des bassins prslectionns. Leur superficie est comprise entre 1 h et plus de 100 ha Il apparait que ces bassins se rpartissent selon 4 zones gographiques : dans les environs de la tribu de Poyes (24) vers le captage dHaccinem (18) 27 vers le captage de Tipwi (12) au-dessus de la tribu de Tiwa (4) On notera que les bassins qui se trouvent dans la valle de la tribu de Poyes (Poala) portent le prfixe P (P01, P02 ; etc.) tandis que ceux qui se situent au-dessus de la tribu de Tiwa portent le prfixe T (T01 T04). 4 Critre de pente A partir du traitement de la couche de Modle Numrique de Terrain (source DITTT), la carte des pentes permet de retenir des versants de pentes analogues. Afin de ne pas ajouter aux analyses un paramtre supplmentaire (pente), il est convenu de retenir des bassins prsentant des dclivits similaires. La partie suprieure du bassin prsente des pentes marques trs marques (Figure 28), comprises dans la gamme [20 % 50 %]. Figure 28. Carte des pentes sur le bassin de la Thiem. Les polygones blancs prfigurent les zones dintrt des bassins versants instrumenter. On constate que le critre de pente nest pas trs discriminant et ne prsente quun poids relatif au choix final des sites candidats. 5 Critre de voisinage Ce critre est prendre en compte pour assurer une logique de visite douvrages et de reprsentativit de la mesure de pluie. Afin de rpondre aux objectifs, le dispositif doit permettre de mesurer les variables dbit/MES sur au moins 3 bassins. Il est donc prfrable de regrouper des trinmes de bassins versants candidats. Ce critre doit respecter celui de laccessibilit. 28 6 Critre dalimentation en lectricit et tltransmission des donnes La tltransmission des donnes est prfrable de manire sassurer distance du bon fonctionnement des instruments et afin de scuriser les donnes produites par les capteurs (contre le vandalisme et les alas naturels). Il sera prfrable de retenir des sites o la tltransmission est possible, malgr labsence de rseau mobile de donnes dans le bassin suprieur. A minima, il est ncessaire de pouvoir tltransmettre les donnes de pluie. Au mieux, toutes les donnes produites par les capteurs devraient tre tltransmises. En simultane, les donnes devront pouvoir tre stockes sur place. 5 ANALYSE ET DESCRIPTION SUCCINCTE DES OPTIONS Quatre scnarios dquipement envisageables pour le choix du dispositif ont t prsents la DDEE le 7 octobre 2015 la suite de la mission dexpertise dEtienne EBRARD. Les options prsentes ci-dessous ont t longuement discutes. Scnario 1 1 pluviomtre automatique augets basculants avec tltransmission (y.c. panneau solaire) 2 BV instruments (2 savanes) vers Haccinem (hydromtrie et turbidit) 1 chantillonneur sur 1 BV pour calibrage du turbidimtre 5 placettes de mesure de lrosion Scnario 2 o 1 pluviomtre automatique augets basculants avec tltransmission (y.c. panneau solaire) o 3 BV instruments (2 savanes et 1 forestier) vers Haccinem (hydromtrie et turbidit) o 1 chantillonneur sur 1 BV pour calibrage du turbidimtre o cration sentier daccs o 5 placettes de mesure de lrosion Scnario 3 o 2 pluviomtres augets basculants avec tltransmission (y.c. panneau solaire) o 2 BV instruments (2 savanes) vers captage Haccinem (hydromtrie et turbidit) o 3 BV instruments (2 savanes et 1 forestier) vers captage Tipwi (hydromtrie et turbidit) o 1 chantillonneur sur 1 BV pour calibrage du turbidimtre o cration sentier daccs o 5 placettes de mesure de lrosion Scnario 4 : o 2 pluviomtres augets basculants avec tltransmission (y.c. panneau solaire) o 2 BV instruments (2 savanes) vers captage Haccinem (hydromtrie et turbidit) o 3 BV instruments (2 savanes et 1 forestier) vers captage Tipwi (hydromtrie et turbidit) o 1 chantillonneur sur 1 BV pour calibrage du turbidimtre o cration sentier daccs o 2x5 placettes de mesure de lrosion o Prlvement qualit de leau 29 En ce qui concerne laspect technique et la rponse aux attentes, la DDEE sest dite favorable la mise en place dun scnario de type 2 ou 3 tant que le montant dinvestissement global nexcde pas 30 M CFP et que celui de lentretien annuel reste contenu (< 7 M CFP). Suite des complments dinvestigation raliss aprs les changes de la runion de restitution, il savre que les montants annoncs initialement sont probablement en-de de la ralit. Par consquent, il convient dans ce document de prciser plus fidlement les montants de loption retenue. Ladite runion a galement permis de clarifier les attentes de la PN sur le niveau dquipement et les variables mesurer : Instrumentation dau moins 3 BV de manire caractriser : 1 BV forestier 1 BV savane laiss en ltat 1 BV savane mis en dfens pour retour vers un tat restaur Variables mesurer sur chaque station hauteur / dbit turbidit / concentration MES ordre de grandeur charriage Mise en place dun jeu1 de 5 placettes drosion sur plusieurs configurations : fort dense humide en ltat fort dense humide avec mise en dfens savane en ltat savane avec mise en dfens terrain dgrad avec passage frquent de feu Les analyses complmentaires ralises post-mission sur place ont permis de prciser les secteurs gographiques favorables la mise en place de linstrumentation. En conciliant les critres de la mthode prcdente et en leur donnant une importance respective (dans lordre de leur prsentation), une slection plus fine des bassins candidats se dessine comme indique ci-dessous. Figure 29. Slection des bassins versants potentiellement intressants pour la mise en place dune instrumentation 1 Voire 2 jeux si financirement envisageable 30 Cette pr-slection se rparti en deux lots : LOT 1 comportant les bassins P37, P38, P39, P48 et T03 LOT 2 comportant les bassins P21, P22, P23, P25 et P35 Tableau 1. caractristiques gomtriques et hydrauliques des bassins versants candidats temps de concentration Surface type bassin pente moyenne alt. max / alt. min. chemin hydraulique Vmoyen = 2 m/s Kirpich LOT 1 P37 19 ha Savane avec cordon forestier 20 % 400 m / 200 m 1000 m 0,14 h 8 min 0,12 h 7 min P38 22 ha Savane avec cordon forestier 30 % 400 m / 180 m 750 m 0,10 h 7 min 0,09 h 5 min P39 9,3 ha Savane avec cordon forestier 30 % 380 m / 200 m 620 m 0,09 h 6 min 0,07 h 4 min P48 12 ha forestier 22 % 365 m / 235 m 600 m 0,08 h 6 min 0,08 h 5 min T03 19 ha Savane dgrade (passage feux) 30 % 275 m / 50 m 760 m 0,11 h 7 min 0,09 h 6 min LOT 2 P21 17 ha Savane 35 % 245 m / 40 m 560 m 0,08 h 5 min 0,06 h 4 min P22 10 ha Savane avec cordon forestier 32 % 245 m / 35 m 660 m 0,09 h 6 min 0,07 h 5 min P23 11 ha Savane avec cordon forestier 29 % 265 m / 35 m 800 m 0,11 h 7 min 0,09 h 4 min P25 18 ha Savane clairseme 18 % 195 m / 35 m 865 m 0,12 h 7 min 0,11 h 5 min P35 14 ha Savane avec cordon forestier 32 % 270 m / 45 m 700 m 0,10 h 7 min 0,08 h 6 min Lhydrologie de rfrence de cette prslection de bassin est disponible en annexe 5. 31 6 DEVELOPPEMENT DE LOPTION RETENUE Suite la runion de restitution du 7 octobre 2015, aux changes techniques qui ont suivi et aux investigations techniques complmentaires, la prsente partie fait tat de la solution du dispositif retenu pour le suivi hydrologique, mtorologique et de lrosion des sols. 6.1 Schma global dInstrumentation Afin de rpondre aux objectifs, le dispositif prsent ci-dessous comprendra les quipements suivants : 3 stations hydromtriques + 1 optionnelle sur des bassins versants de configuration diffrente (forestier, savane avec cordon forestier) 2 pluviomtres automatiques et 7 pluviomtres lecture manuelle dont un en altitude au-dessus de P37 5 placettes drosion 1 point de mesure de qualit de leau Figure 30. Schma gnral du dispositif de suivi hydrologique, pluviomtrique et de lrosion des sols Les bassins versants instrumenter sont les suivants1 : P37 : instrumentation oprationnelle et exprimentale2 P38 : instrumentation oprationnelle P48 : instrumentation oprationnelle T03 : instrumentation oprationnelle (option au dispositif) 1 Dnomination propre au projet Resccue 2 Lquipement de cette station permettra de calibrer la gomtrie des seuils et dtablir une loi entre la turbidit et la concentration (mise en place dun chantillonneur de MES). Les rsultats de calibrages de cette station permettront de prciser les rglages sur les autres stations de configuration similaires. 32 Type Surface Mode de gestion Accs Q10 Q50 Q100 P37 Savane et cordon forestier 19 ha mise en dfens1 sur 2500 m consolidation piste Haccinem 3,7 m3/s 5,8 m3/s 8,7 m3/s P38 Savane et cordon forestier 22 ha laiss en ltat consolidation piste Haccinem 4,3 m3/s 6,6 m3/s 10 m3/s P48 Forestier 12 ha laiss en ltat cration 950 m de sentier 1,9 m3/s 3 m3/s 4,9 m3/s T03 Savane et cordon forestier 19 ha brlages2 consolidation piste Haccinem 4,6 m3/s 8 m3/s 11 m3/s 6.2 Implantation des stations de mesure Afin de vrifier la compatibilit des bassins slectionns avec le dispositif hydromtrique (dtaill dans la partie suivante), des profils en long ont t raliss aux abords de dbouchs sur les pistes (P37, P38 et T03) et au niveau de la rivire principale (P48). Par ailleurs, lanalyse de ces profils3 permet de localiser les biefs instrumenter daprs les configurations gomtriques et morphologiques des lits des creeks. Figure 31. Schmas des profils en long des sections de creeks instrumenter (P37, P38, P48, T03 (en option)) 1 Il est prfrable de mettre en dfens P37 plutt que P38. En effet, si P38 est mis en dfens, il y a alors un rel obstacle pour les espces invasives et les rsultats des mesures risquent dtre biaiss sur P37. 2 Il y aura nanmoins conserver une zone de fort dense humide autour des instruments de manire les protger . 3 Les profils en long raliss au clinomtre et dcamtres en remontant les creeks sur une trentaine de mtres depuis les exutoires. 33 6.3 Dispositif propos pour la mesure des dbits Il nexiste pas de solution parfaitement optimale pour la mesure de dbits en eaux charges1. Les canaux rectilignes non normaliss , tels que ceux utiliss dans le projet Hydromine sur Poro, peuvent prsenter de fortes incertitudes dans la mesure du dbit, cest pourquoi nous ne retenons pas cette solution, mme si elle reste pertinente si le transport solide est rgul en amont et que des jaugeages sont pratiqus pour une gamme tendue de dbits. La solution propose dans ce projet est un compromis entre la notion de qualit de la mesure, la prise en compte du budget (investissement et entretien) et lintgration au milieu naturel daccs difficile. Le dispositif hydromtrique2 sera constitu douvrages combinant dversoirs paroi mince et seuil pais. Malgr un fonctionnement en eaux charges (charriage) non optimal, des prcautions seront prises pour limiter ces perturbations dans la mesure. A linverse des sites miniers sur lesquels les matriaux sont rapidement mis en suspension, les conditions de mise en suspension dans notre contexte dtude ne sont pas connues avec des terrains o la couverture vgtale est bien prsente. Les mesures de dbit doivent alors pouvoir couvrir une large gamme pour tre certain que les dbits soient bien mesurs au moment opportun. Les seuils de transport solide par charriage (Q_charriage) et en suspension (Q_suspension) peuvent tre diffrents comme lillustre le schma suivant. 1 En dehors peut-tre des canaux jaugeurs de type Parshall ou Saniiri, mais qui prsentent un cot dinvestissement trop lev 2 Et galement mesure de MES. 34 dversoir amovible en V paroi mince dversoir seuil pais bti pelle = 1 m Figure 32. Schma des seuils de transport solide par charriage (Q_charriage) et en suspension (Q_suspension) en relation avec la qualit de la mesure et la rsistance de la station Les stations hydromtriques prsenteront galement une limite de bon fonctionnement lie la fois la rsistance des capteurs aux coulements de crue mais surtout la rsistance du gnie civil. Cette rsistance doit tre la meilleure possible, au regard de linvestissement allou, et tenter dtre compatible avec une priode de retour de lordre de 50 ans au minimum pour assurer la prennit de la mesure. Nous proposons de mettre en uvre un dispositif composite qui permettra de : mesurer les forts dbits grce un dversoir crte suffisamment large (seuil pais), mesurer les faibles dbits laide dune chancrure centrale (dversoir paroi mince). Ainsi une chancrure rectangulaire sera prvue dans lpaisseur du seuil et une plaque mtallique sera mise en place sur la face amont du seuil (pour viter les perturbations lies lpaisseur de la paroi du seuil pais), afin de constituer un dversoir paroi mince. Figure 33. Schma de coupe transversale : forme gnrale donne aux sections de mesure Cette dernire sera amovible pour faciliter lentretien du dispositif (vidange des matriaux qui vont se stocker en amont du seuil). Une tanchit devra tre assure entre la plaque et les parois du seuil par un dispositif adapt (joint silicone ou autre) afin de ne pas fausser la mesure. 35 Equations de dtermination du dbit et zones dincertitude paisseur du seuil e loi paroi mince pour le V incertitude loi seuil pais 5 cm 6,1eh2ehzone de raccordement des lois loi paroi mince Lorsque le dbit dpassera la capacit de lchancrure centrale (paroi mince), les eaux staleront alors sur la crte du seuil pais. A cet instant, la mesure de dbit sera plus incertaine tant que la hauteur deau sur le seuil pais restera trs faible par rapport la largeur de la lame dversante (paisseurs de lame deau < 5 cm). En effet, dans ce cas, une faible incertitude sur la hauteur de la lame deau entrane une forte incertitude sur lestimation du dbit. Pour la mesure des dbits dversant par-dessus le seuil pais, la loi appliquer dpendra du rapport h/e : si h/e>2 le calcul sera celui dune paroi mince si h/e < 1,6 le calcul sera celui dun seuil pais Figure 34. Schma de dtermination des dbits et zones dincertitude Pour une paisseur de crte du seuil pais donne, il existe entre ces deux valeurs une gamme de hauteurs intermdiaires (tel que 1,6e < h < 2e, par exemple entre 80 cm et 1 m pour un seuil de 50 cm dpaisseur) qui ne rentre pas dans le domaine dapplication des formules normalises (paroi mince ou seuil pais). Le coefficient de dbit doit alors tre estim en interpolant les valeurs obtenues partir des formules pour les dversoirs seuil pais et pour les dversoirs lame mince. Chute aval : Les formules de dversoir ne sont applicables que pour des dversoirs dnoys. Un dversoir est dnoy lorsque le niveau aval na pas dinfluence sur le niveau amont, donc sur le dbit. Pour simplifier, on peut considrer que cette condition est remplie dans tous les cas lorsque la cote aval se situe nettement au-dessous de la cote de la crte du seuil, ce qui sobserve gnralement pour les faibles dbits. Plus prcisment, les hauteurs deau, mesures lamont ham et laval hav, doivent vrifier la relation hav / ham 0,6 pour les seuils pais. Dans le cas des seuils en mince paroi, le niveau deau laval du seuil doit tre suffisamment au-dessous de la crte de seuil pour assurer un dversement libre et pleinement ar. On obtient un dversement pleinement ar lorsque la pression de lair sur la surface infrieure de la lame dversante est gale la pression atmosphrique. De plus, il faut que la lame dversante soit bien dcolle laval de la paroi du seuil. Dans notre cas, le seuil crte rectangulaire sinsre dans des profils de berges trapzodaux plus larges, donc laration sera assure aux deux extrmits latrales. Il nest pas ncessaire de mettre en place des dispositifs spcifiques daration ( oue daration). On prendra au minimum une hauteur de chute sous lchancrure centrale hchute = ham h hav > 5 cm. Conditions dcoulement : Le graphique ci-dessous indique le dbit en fonction de la hauteur pour un seuil rectangulaire de 4,5 m de largeur, muni dune chancrure centrale en V ( 90 de 0,5 m de hauteur et 1 m de large) : Le dbit maximal transitant dans lchancrure centrale en V avant dbordement sur le seuil est de lordre de 240 l/s (pour un niveau de charge amont de 0,5 m). 36 La hauteur deau dans lchancrure nest en thorie que de 0,4 m (yc = 0,8 h pour une section triangulaire), mais des premiers dversements sur le seuil peuvent dj se produire (tant donn le niveau de charge). A ce niveau, la ligne deau ne sera pas uniforme entre le seuil horizontal et lchancrure centrale, ce qui va sestomper par la suite si la hauteur deau continue augmenter. La figure 35 illustre la modification des lois dversoir une fois que le dversoir suprieur se met en eau. Figure 35. Courbe de dbit en fonction de la hauteur deau pour un seuil rectangulaire de 4,5 m de largeur, muni dune chancrure centrale en V ( 90 de 0,5 m de hauteur et 1 m de large) Hauteur du seuil et retenue deau en amont : La hauteur du seuil sous le point bas de lchancrure (qui correspond la pelle) sera adapte en fonction de la pente du bief o le seuil sera implant. La construction du seuil va crer une petite retenue deau en amont ; il faut que cette retenue soit suffisamment tendue vers lamont pour tranquilliser les coulements avant datteindre la section de mesure. Pour les dversoirs chancrure triangulaire, il est conseill de disposer dune pelle minimale de 40-50 cm. Etant donn que les matriaux vont se stocker derrire le seuil, il est prfrable de retenir une pelle initiale comprise entre 0,8 m et 1 m. Si on considre une pente de bief de 5 %, cela permet de dgager une longueur de retenue de 16 20 m en amont du seuil. La zone de retenue deau arrtera tout le transport solide par charriage (transport par le fond) tant que le seuil ne sera pas entirement atterri. En dveloppant cette zone, on peut ainsi sen servir pour quantifier le transport solide par charriage. Une partie de transport solide en suspension pourra galement dcanter en amont du seuil pour des faibles dbits, mais une grande partie transitera vers laval par des dbits forts. Concernant les dbits de crue, le dbit total qui transite dans louvrage atteint : un peu plus de 8,5 m3/s pour une charge de 1 m en amont du seuil pais (soit 1,5 m par rapport au point bas de lchancrure, niveau de rfrence pris en compte sur le graphique ci-dessus), environ 15 m3/s pour une charge de 1,5 m (2 m par rapport au niveau de rfrence). 37 Pour supporter un dbit de 8,5 m3/s, il faut donc amnager un seuil dau moins 2,5 m (correspondant 1 m de hauteur de pelle + 0,5 m dchancrure centrale + 1 m de hauteur de paroi latrale du dversoir en U). Pour un dbit de 15 m3 /s, il faut ajouter 0,5 m de hauteur sur les parois latrales. La hauteur des berges peut tre rduite selon le dbit de crue que lon retient pour le dimensionnement. En acceptant des dsordres louvrage pour les dbits suprieurs. Figure 36. Courbe de dbit en fonction de la hauteur deau pour le seuil rectangulaire de la figure 35 en fort dbit (augmentation de lchelle de rendu) 6.4 Mesure de hauteur deau position et type des capteurs 6.4.1 POSITION DES CAPTEURS : Les capteurs seront positionns bien en amont du seuil afin de mesurer le niveau de la charge. La position doit respecter un compromis entre : une distance suffisante en amont du dversoir pour viter la zone dabaissement de la surface cause par la formation de la lame dversante, une position proche du dversoir pour que la perte de charge entre la section de mesurage de la charge et le dversoir soit ngligeable. Ainsi, compte tenu du fait que la section propose est composite (paroi mince pour les bas dbits et seuil pais pour les forts dbits), il y a lieu de respecter les deux critres suivants : cas des dversoirs paroi mince : lemplacement de la mesure de hauteur deau sera satisfaisant une distance de 4 5 hmax en amont du dversoir, cas des seuils pais : lemplacement doit se trouver 3 4 hmax. 38 Exemple : Pour les bas dbits, si seule lchancrure est en eau, hmax = 0,5 m. Le capteur doit donc se situer entre 2 m et 2,5 m en amont du dversoir Pour les forts dbits, la plus grande partie du dbit transite par le seuil pais (dbit travers lchancrure reprsente environ 25 % du dbit total). Par consquent, la mesure de hauteur deau doit se situer entre 3 m et 4 m en amont du dversoir. La distance de 3 m en amont du dversoir offre le meilleurs compromis et sera retenue pour positionner les capteurs. 6.4.2 TYPE DE CAPTEURS ET PRECAUTIONS : Dans un contexte avec transport solide, il nest pas recommand de crer des puits de mesurage, car ils peuvent facilement tre obstrus par des matriaux et difficiles dentretien. On peut donc mesurer la charge soit par des sondes pressiomtriques places sous le niveau deau et/ou par sondes ultra-son ou radar hyper-frquence places au-dessus de lcoulement. Sonde pressiomtrique Il sera prfrable de la laisser toujours en eau. Pour cela, elle sera positionne 10 cm en-dessous de l'altitude de lchancrure et non la base du seuil ou de la fosse amont (risque important denvasement). Sonde ultra-son ou radar hyperfrquence : Les capteurs ultrasons seront positionns, soit sur la passerelle de visite (station exprimentale P37), soit sur une potence trs rigide (suffisamment robuste pour viter tout flchissement). Langle dmission du capteur sera le plus proche possible de la verticale. La fixation du capteur devra permettre une possibilit de rglage : son montage et son dmontage seront aiss et ninflueront pas sur la hauteur de charge mesure. Un capot antisolaire facilement dmontable protgera la sonde. La sonde doit tre positionne plus haut que la hauteur maximale prvisible en crue et en tenant compte de son angle dmission (viter les chos parasites). La hauteur de charge maximale doit tre hors de la zone morte de la sonde. Figure 37. Type de station hydromtrique mettre en place (la passerelle sera dispose uniquement sur le bassin exprimental ; sur les autres une potence remplacera la passerelle) Station dacquisition avec alimentation solaire pluviomtre lecture directe capteur radar de hauteur deau passerelle pour jaugeages de calibrage des dversoirs (st. exprimentale) dversoirs prcalibrs capteur hauteur deau (pression) prlvement chantillonnage turbidimtre chelle limnimtrique 3 m 39 6.5 Mesure de concentration en MES et turbidit La dtermination de la concentration en MES sappuiera fortement sur les protocoles de mesure tablis sur la mine de PORO dans le cadre du projet Hydromine. Afin de limiter les cots de fonctionnement, il ne sera mis en place quun seul chantillonneur dans le dispositif. Nanmoins, tous les sites seront quips de mesure de turbidit. Le bassin exprimental quip la fois avec un chantillonneur permettra dtablir une loi entre la concentration en sdiments et la valeur de turbidit correspondante. Le bassin exprimental sera le P37. Aprs une priode de calibrage de 2 3 ans, lutilisation seule des turbidimtres rpondra aux objectifs du projet. 6.6 Mesure de la pluie La pluie sera mesure de manire classique, soit par des pluviomtres totaliseurs (cumuls de pluie) soit par des pluviomtres automatique afin de dterminer les intensits horaires de la pluie. Il sera mis en place deux pluviomtres automatiques : - 1 dans lenceinte clture du rservoir dHaccinem (avec rseau 3G) - 1 au niveau du captage dHaccinem (sans rseau) 6.7 Mesure de la qualit de leau Des prlvements deau pourront tre analyss afin den dterminer la qualit. Ils seront raliss au niveau du captage dHaccinem et le prlvement se fera manuellement. Par ailleurs, les prlvements de lchantillonneur de P38 pourront galement tre tests. 6.8 Mesure de lrosion des sols placette dexprimentation Afin davoir une surface reprsentative suffisante et de pouvoir observer le ruissellement, nous proposons de mettre en place des parcelles de 100 m2 de forme rectangulaire. Afin de saffranchir dun risque de submersion par une lame deau lamont, un dflecteur triangulaire sera mis en place. Les bordures des placettes seront fabriques avec des planches de bois. La dimension des placettes sera de 5 mtres de largeur sur 20 mtres de long. Les placettes seront installes dans le sens de la pente. Les ouvrages de collecte en pied de placettes drosion devront permettre de retenir la fraction la plus grossire des matriaux ravins. Ils prsenteront une longueur de 5 ml et une section 2 m2 de section. Ils seront en structure rigide (tles ou murs btonns). Afin de faciliter la dcantation des matriaux fins, ce collecteur sera compartiment en une dizaine de casiers. Le dbit de fuite sera relargu dans le milieu naturel en prenant soin quil nengendre pas de ravinements sur les pistes. Il est impossible de stocker la totalit du volume deau ruissel puis dattendre la dcantation pour in fine mesurer les sables et graviers, mais galement les MES. En effet, pour cela, en retenant une priode pluvieuse de cumul 2000 mm il faudra disposer dun volume de collecteur de lordre de 200 m3 ! Nous faisons le choix de ne mesurer que la fraction grossire (sables et graviers) qui va se dposer dans le collecteur. Dans ce cadre, il est important de prvoir une caractrisation initiale des matrices de sol de chaque placette afin de mieux maitriser la granulomtrique pour ensuite pouvoir extrapoler les rsultats et faire des comparaisons inter placette. Gardons lesprit quil sagit ici dune approche essentiellement dmonstrative o un effort comparatif des mesures ralises pourra tre fait. 40 Le technicien procdera rgulirement au curage minutieux du collecteur afin den dterminer le volume et rattacher cela un cumul de pluie sur la priode donne par les pluviomtres proximit. 6.9 Cots du dispositif Les cots prsents ci-aprs permettent de prciser lenveloppe financire globale du dispositif de suivi. Il est important de noter que ces montants vont tre ajusts dans le courant du mois de novembre 2015 en fonction des devis demands auprs des entreprises de travaux publics, fournisseur dinstruments de mesure, prestataires danalyse des chantillons, cout de maitrise duvre des ouvrages de gnie civil, etc. Elments de dimensionnement des ouvrages hydromtriques (gnie civil) : Le schma ci-aprs illustre les diffrentes dimensions ncessaires lestimation du volume de bton pour la construction des ouvrages. Le tableau associ prcise les quantits pour chaque site : Figure 38. Schma des ouvrages pour lestimation des volumes de bton ncessaire CARACTERISTIQUES GEOMETRIQUES DES OUVRAGES HYDROMETRIQUES Q projet (m3/s) h (m) H (m) b (m) B (m) Parement (m2) Vvolume bton (m3) P37 8,7 (= Q100) 1,5 2,75 4,6 8,9 12,5 19 P38 10 (= Q100) 1,6 2,85 4,3 5,6 7,5 11 P48 4,9 (= Q100) 1,2 2,45 2 8,5 7 11 T03 3,3 (Q100 = 11 m3/s) 1 2 hauteur max des berges 4,2 6 7,5 11 hypothses de calcul : hauteur de pelle p = 1 m marge bti au-dessus de la crue de projet = + 0,25 m surface du parement : surface du trapze moins les rservations des dversoirs volume de bton calcul avec la surface de parement et en prenant une paisseur moyenne de 0,75 m. Ce volume est major de 100% pour prendre en compte les fondations et le massif bton 3 mtres en amont pour implanter les capteurs Catalogue des instruments L Annexe 4 donne une prsentation synthtique des caractristiques des diffrents instruments qui composeront le dispositif de suivi, ainsi que les montants associs. 41 Sur la base de ce catalogue, une slection a t faite pour chaque bassin instrument, ainsi que pour chaque placette drosion et site de mesure pluviomtrique. 42 Cot des sections de contrles, instruments de mesure et placettes drosion METEO HYDROMETRIE MES ET EROSION EQUIPEMENT DIVERS Pluviomtre totaliseur Pluviomtre automatique option transmission GSM Vent (direction et force)Temprature Section de contrleGnie Civil (cot MF)Sonde pressiomtriqueCapteur radar hauteur Echelle limnimtrique Data LoggerCapot de protectionPotence support radarAlimentation solaireCamra Echantillonneur TurbidimtrePlacette drosion Passerelle Clture anti-vandalisme(ml)Clture mise en dfens (ml)Ouverture de sentier (ml) rf. 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 3.1 3.2 3.3 4.1 4.2 4.3 4.4 MONTANT (EN KF) SITE rservoir Haccinem 1 1 x x x x 1 125 captage Haccinem 1 1 x x 16 623 P37 2 3,8 MF x x x x x x x x x x 2500 650 10 080 + passerelle P38 1 2,2 MF x x x x x x x x x 4 930 P48 1 2,2 MF x x x x x x x x x 950 5 880 T03 1 2,2 MF x x x x x x x x x 4 930 Pl. rosion 1 1 245 Pl. rosion 2 1 245 Pl. rosion 3 1 50 295 Pl. rosion 4 1 245 Pl. rosion 5 1 50 295 43 Le montant de linvestissement pour la construction du dispositif est estim environ 24 millions de Francs Pacifique hors la construction et linstrumentation de T03 (environ 5 millions supplmentaire) et en dehors des cots des bureaux dtudes. La partie construction des dversoirs (gnie civil) est estime 8,2 millions de Francs Pacifique hors T03 (2,2 millions de Francs Pacifique). Le cot de la cration de sentiers est estim 1,6 MF. Le cot de la cration des placettes est estim 1,3 MF. Loption dune instrumentation du T03 est donc mise de ct pour le moment tant donn cette valuation dtaille des cots dinvestissement dispositif/matriel de mesure ne faisant pas tat des cots lis lachat du matriel roulant, de la prestation du bureau dtude qui sera en charge du design dtaill des seuils et de la ralisation du chantier et de la prestation du fournisseur de matriel pour linstallation de celui-ci. Il est important dinclure dans linvestissement retenu, le cout du vhicule tout-terrain et les matriels pour quiper le technicien. Compte tenu du mauvais tat gnral des pistes, il est impratif de disposer dun vhicule tout-terrain. Un petit 4x4 lger de type Suzuki Jimny ou un Quad 4x4 serait parfaitement adapt aux pistes et ne dgraderait pas davantage les pistes contrairement un vhicule plus lourd. Par ailleurs, les ouvrages proposs ncessitent une phase de conception spcifique, notamment danalyse de structure. Il sera ncessaire dajouter des montants de maitrise duvre de lordre de +20 % pour chaque ouvrage (environ 1,5 Millions de Francs Pacifique). Du temps et une mission supplmentaire non prvus dans le cadre de RESCCUE savrent galement ncessaire pour le contrle technique du bureau en charge du dimensionnement des ouvrages (validation design et plan de gnie civil) et pour les rectifications ncessaires faire en cours de projet et lors de linstallation des seuils. Tableau 2. Masses dinvestissement ncessaire la mise en place du dispositif de suivi hydrologique, mtorologique et de lrosion. Montants en K CFP Lot concern (voir section 6.10) Section de contrle Gnie Civil 8200 Lot 1 11065 Placette drosion 1225 Cot BE Structure 1640 Cot vrification, suivi technique et rectification 750 NA 750 Capteurs mtorologiques 1850 Lot 2 11040 Capteurs hydromtriques 7190 Echantillonneur et turbidimtre 1250 Cot BE matriel 750 Clture, passerelle, sentier 4248 lot 3 4248 Logistique technicien 2850 Lot 4 2850 Total gnral 29953 44 Couts de fonctionnement annuels Tableau 3. Estimation des cots de fonctionnement annuel du dispositif Montants en K CFP Cot technicien 2000 Usage du vhicule 500 Analyses laboratoires 1000 Remplacement des capteurs 3000 Divers 500 Total gnral 7000 Les montants consolids de financement et de fonctionnement seront donnes fin novembre aprs rception des devis des diffrents prestataires identifis. 6.10 Mise en place du dispositif et fonctionnement Le dispositif comporte une partie importante de gnie civil et dusage de bton. Il est fortement recommand de raliser ces ouvrages en priode sche pour viter le risque de crue. Par ailleurs, louvrage de P48 se situe dans le bassin de captage dHaccinem. La construction dun ouvrage en bton et louverture dun sentier ne doivent en aucun cas contribuer polluer les eaux destines lAEP. Conformment la demande de DDEE lors de la runion de restitution, le march sera dcompos en diffrents lots, et compte tenu de lurgence de mise en place, sans doute ralis avec la procdure de marchs public de gr gr si les montants le permettent. Les lots pr-identifis sont les suivants (voir le tableau en page prcdente pour les cots respectifs des lots): lot 1 : seuils et placettes drosion (topographie, plan, dimensionnement dtaill et ralisation) ; lot 2 : instrumentation : installation et mise en route ; lot 3 : accs : passerelle ; lot 4 : logistique technicien : vhicule ; lot 5 : accs : ouverture de chemin; lot 6 : contrle qualit - plans, implantation des seuils et ralisation des seuils Si ncessaire, ces lots seront dcomposs en plusieurs parties afin de couvrir lensemble des besoins pour la mise en place du dispositif dans les temps impartis. 45 7 CONCLUSION ET RECOMMANDATIONS POUR LES ETAPES SUIVANTES Le type de dispositif de suivi hydrologique, mtorologique et de lrosion propos dans ce document doit imprativement tre suivi dans le temps. En effet, la pertinence des rsultats dpend du nombre dpisodes de pluie observs et de leur htrognit en termes dintensit. Le tableau suivant prsente la probabilit (% de chance) quun pisode de pluie ou dbit de priode de retour T se produise pendant une dure dobservation D. Tableau 4. Probabilit quun pisode de pluie ou dbit de priode de retour T se produise pendant une dure dobservation D D = 1 an 3 ans 5 ans 10 ans 20 ans 50 ans 100 ans T = 2 ans 50 % 88 % 96,9 % 99,9 % 100 % 100 % 100 % T = 10 ans 10 % 27 % 41 % 65 % 88 % 99,5 % 100 % T = 50 ans 2 % 5,8 % 9,6 % 18,3 % 33 % 63,6 % 86,7 % T = 100 ans 1 % 3 % 4,9 % 9,6 % 18 % 39 % 63 % Il y aurait alors un peu plus de 10 % de chance pour quun pisode dampleur (priode de retour dcennale) se produise pendant la dure dobservation du projet RESCCUE (1,5 ans pour une installation en saison sche de 2016 (septembre novembre)). Cette probabilit augmente prs de 2 chances sur 3 (65%) pour une priode dobservation de 10 ans. On conoit aisment que pour rentabiliser techniquement linvestissement afin de rpondre aux objectifs initiaux, il est capital de mettre en uvre le dispositif dans une dure qui va bien au-del du projet RESCCUE. On rappellera galement ici de ne pas prendre le risque dune installation en saison cyclonique au regard du montant des investissements faire en terme de gnie civil (environ 1/3 des cots dinvestissement). Cette modification de la planification initiale de RESCCUE en PN devra tre valide lors du COPIL de dcembre 2015. Sur cette base, le planning de la phase dinstrumentation sera le suivant : le choix du dispositif (variables mesurer, type et nombre des instruments, localisation des bassins instrumenter) a lieu pendant le dernier trimestre 2015. la mise en place des stations de mesure est prvue pour le 2me semestre 2016 (design, construction des btis, installation des instruments) les mises en route des instruments et des chaines de traitements des donnes sont prvues pour la fin du deuxime semestre 2016. pour la suite, et durant la priode du projet RESCCUE, les donnes fournies par les instruments seront centralises, critiques et exploites par le consortium, avec une transmission des rsultats la Province Nord et la DAVAR. A ce titre, Il est extrmement important de se rapprocher de la DAVAR pour ce qui est de la mthode de critique et de validation des donnes. Le document doprationnalisation du dispositif devra en faire tat. Vu la complexit du projet et sa relative appartenance au secteur de la recherche, il serait opportun que celui-ci soit rapidement renforc par une quipe scientifique. Les dveloppements en cours au niveau de lIRD en rapport lhydrologie en NC pourraient aller dans ce sens dans une vision de prennisation du dispositif qui sera mis en place. Loprateur va courant novembre-dcembre 2015, sur la base du prsent rapport et de son contenu technique, mobiliser dans la mesure de ses possibilits les devis ncessaires limplantation du dispositif. 46 8 BIBLIOGRAPHIE ALLENBACH, M. 2013. Programme CNRT fonctionnement des petits bassins versants miniers. Consortium IRSTEA / METEO-FRANCE / IRD / UNIVERSITE DE LA REUNION / AE2P / UNIVERSITE DE LA NOUVELLE-CALEDONIE. 20 pp. ALRIC, R. 2009. Recueil des dbits caractristiques de la Nouvelle-Caldonie. DAVAR / SESER / ORE. 314 pp. BANQUE HYDRO. 1998. Charte qualit de lhydromtrie. Code de bonnes pratiques. Ministre de lamnagement du territoire et de lenvironnement. 56 pp. BERTAUD, A. 2013. Suivi des pressions associes l'rosion dans les milieux naturels: panorama des principales mthodes de suivi. Observatoire de l'Environnement en Nouvelle-Caldonie. 76 pp. CARLIER, M. 1986. Hydraulique gnrale et applique. Edition Eyrolles. 565 pp. CHEGGOUR, A & al. 2007. Recherche dindicateurs de ruissellemen et des risques drosion au moyen de tests dinfiltromtrie dans le bassin versant du Rheraya (Haut-Atlas Occidental, Maroc). Universit de Marrakech / IRD. Revue des sciences de leau. 14 pp. CNRT Nickel. 2014. Fonctionnement des petits bassins versants miniers. Programme CNRT 2010-2014. Restitution du 2 dcembre 2014. 269 pp. CNRT Nickel. 2014. Synthse du programme de recherche fonctionnement des petits bassins versants miniers. 5 pp. DANLOUX, J. 1991. Classification et quantification des phnomnes drosion, de transport et de sdimentation sur les bassins touchs par lexploitation minire en Nouvelle-Caldonie. Hydrologie continentale. 14 pp. DEYMIER, C. 1991. Avant-projet dtaill de louvrage de retention du creek Nakal. CEMAGREF / Commission de rehabilitation de la rgion du Thio. 20 pp. DINGER, F. et TACHKER, Y. 1989. Protection contre les risques naturels et lutte contre lrosion en Nouvelle-Caldonie. Compte rendu de mission. Office National des Forts. 61 pp. FOX, D. & al. 2006. Etude et cartographie de lrosion des sols dans le vignoble du Sud-Est de la France. Universit de Nice / UMR CNRS. Etudes de geographies physique nXXXIII. 11 pp. FRYSOU, O. 2007. Hydromine: Etat initial. Diagnostic du rseau de drainage - Proposition d'amnagements des sections de mesures. 63 pp. FRYSOU, O. 2008. Caractrisation des rgimes d'tiage en Nouvelle-Caldonie. Rapport de synthse. DAVAR. 29 pp. GALEA, G. et RAMEZ, P. 1995. Matrise du ruissellement et de lrosion en vignoble de coteau. Guide lusage des amnageurs. Cemagref ditions. 126 pp. GENTIEN-BAUDRY, V. 1999. La modlisation pluie-dbit sur les bassins versants de la Nouvelle-Caldonie. CEMAGREF / ENGREF. 76 pp. GRIL, J.J. et DUVOUX, B. 1991.Matrise du ruissellement et de lrosion. Conditions dadaptation des methods amricaines. Cemagref. 157 pp. GUEYTE, R. 2006. Prsentation de la gestion du risque environnemental li l'activit minire. Etude d'impact des rejets de soufre de la centrale thermique de Doniambo et projet de mesure de l'rosion en site minier. Stage de Technicien 3me anne. 54 pp. GUEYTE, R. 2008. Sedimentary contribution of catchments on Efate Island Vanuatu: Instrumentation and modelling. CRISP IRD. 49 pp. 47 ILTIS, J. 1990. Les travaux de protection contre l'rosion en Nouvelle-Caldonie: luxe ou ncessit? Eaux et amnagements des rgions intertropicales T1. 14 pp. LADREYT & al. 2005. Notice sur les dversoirs. Synthse des lois d'coulement au droit des seuils et dversoirs. CEREMA. 89 pp. LAWRENCE, P. 1996. Guidelines on field measurement procedures for quantifying catchment sediment yields. Report OD/TN 77. ODA. 108 pp. LENCASTRE, A. 2005. Hydraulique gnrale. Editions Eyrolles. 334 pp. LE COZ & al. 2011. Contrle des dbits rglementaires - application de l'article L.214-18 du code de l'environnement. Guide Technique Police de l'eau. ONEMA. 132pp. MARCANGELI, Y. 2003. Cartographie des zones dgrades par lexploitation minire en Nouvelle-Caldonie. Rgion de Houalou et Kouaoua, cte est. Service des mines et de lnergie de Nouvelle-Caldonie. 68 pp. MATHYS, N. 2011. Erosion et transport solide laval de sites miniers en Nouvelle-Caldonie. GDR TRANSNAT. CEMAGREF. 34 pp. MATHYS, N. 2014. Fonctionnement des petits bassins versants miniers. Sminaire de formation. Notions de base en hydrologie. IRSTEA. 61 pp. MEUNIER, M. 1990. Etude des transports solides torrentiels, creek Jeanne et Marie, creek Kouangou, rivire Nakal. CEMAGREF / Commission de rehabilitation de la rgion du Thio. 121 pp. MEUNIER, M. et DEYMIER, C. 1990. Analyse de la torrentialit du creek Jeanne et Marie et des amnagements au niveau de la RT4. CEMAGREF / Commission de rehabilitation de la rgion du Thio. 20 pp. MEUNIER, M. 1995. Compte-rendu de recherches n3. BVRE de Draix. Cemagref ditions. MONIOD, F. 1962. Aperu hydrologique de la Nouvelle-Caldonie. ORSTOM. 221 pp. MONTARELLO J. 2008. Etude granulomtrique au PPME et projet Hydromine au CFTMC de Poro. Rapport de stage. 61 pp. NAVARROT, L. 2012. Analyse des flux solides et liquides du bassin versant minier de Poro en Nouvelle-Caldonie. Mmoire de fin d'tude pour l'obtention du diplme d'ingnieur de l'ENGEES. ENGEES / IRSTEA / UNC. 94 pp. NOUVELOT J-F. 1993. Guide des pratiques hydrologiques sur les petits bassins versants ruraux en Afrique Tropicale et Equatoriale. 547 pp. PERINET, F. 1989. Amnagement du versant nord du Ningua et des rivires Nakal et Kouangoue. Protection contre les risques naturels et lutte contre lrosion Thio. Direction de lconomie rurale. 56 pp. RECKING, A. 2011. Mthodes de monitoring du transport solide. Sminaire ONEMA. CEMAGREF. 34 pp. RICHARD, D. 2014. Fonctionnement des petits bassins versants miniers. Sminaire de formation. IRSTEA. 67 pp. RECKING, A. & al. 2013. Torrents et rivires de montagne. Dynamique et Amnagement. Editions Quae. 334 pp. ROMIEUX, N. 2011. Synthse et rgionalisation des donnes pluviomtriques de la Nouvelle-Caldonie. DAVAR / SESER / ORE. 83 pp. UNC & IRSTEA, 2014. Convention Hydromine: rapport de synthse 2009 - 2012. 170 pp. 48 UNC, 2008. Convention Hydromine. Base de donnes sdimentologiques (MES). PPME - EA 3325. 70 pp. UNESCO. 1986. Problmes drosion, transport solide et sdimentation dans les bassins versants. Programme hydrologique international. 155 pp. WHITE W.R. 1986. Problmes d'rosion, transport solide et sdimentation dans les bassins versants. UNESCO. 155 pp. WIERSUM, K.F. 1984. Effects of various vegetation layers in an acacia auriculiformis forest plantation on surface erosion in java (Indonesia). 6 pp. WOTLING, G. & al. Atlas de la Nouvelle-Caldonie. Lhydrologie, planche 12. DAVAR. 4 pp. Normes en hydromtrie ISO 8333. 1985. Mesure de dbit des liquides dans les canaux dcouverts au moyen de dversoirs et de canaux jaugeurs Dversoirs seuil pais en V. 22 p. ISO 9123. 2001. Measurement of liquid flow in open channels - stage-fall-discharge relationships. 22 pp. ISO/TS 3716. 2006. Hydrometry - functional requirements and characteristics of suspended sediment samplers. 20 pp. ISO 3846. 2008. Hydrometry - Open channel flow measurement using rectangular broad-crested weirs. 36 pp. ISO 4373. 2008. Hydrometrie - Appareils de mesure du niveau de l'eau. 28 pp. NF X10-311. 1983. Mesure de dbit de l'eau dans les canaux dcouverts au moyen de dversoirs en mince paroi. 39 pp. NF ISO 4359. 1986. Mesure de dbit des liquides dans les canaux dcouverts: canaux jaugeurs col rectangulaire, col trapzoidal et col en U. 60 pp. NF ISO 1070. 1992. Mesure de dbit des liquides dans les canaux dcouverts: Mthode de la pente de la ligne d'eau. 22 pp. NF ISO 4362. 1993. Mesures de debits des liquides dans les canaux dcouverts: Dversoirs profil trapzoidal. 22 pp. NF ISO 9826. 1993. Mesure de dbit des liquides dans les canaux dcouverts: Canaux jaugeurs Parshall et Saniiri. 26 pp. 49 9 ANNEXES Annexe 1 : Compte rendu de mission Annexe 2 : Droul de la mission Annexe 3 : Reportage photographique de la mission Annexe 4 : Dtermination des coefficients de Montana de la zone des BV Annexe 5 : Dtermination de lhydrologie de rfrence pour les bassins versants prslectionns Annexe 6 : Granulomtrie effectue sur un affluant de la Thiem Annexe 7: Analyse de la qualit de leau captage Haccinem Annexe 8 : Elments sur les solutions techniques dversoirs Annexe 4 : Liste des capteurs, de lensemble du matriel ncessaire et du magasin Annexe 10: Cahier des charges techniques Lot 1 = gnie civil des ouvrages Annexe 11 : Addendum au Lot 1 = gnie civil des ouvrages Annexe 12 : Cahier des charges techniques Lot 2 = instruments de mesure Annexe 13 : Cahier des charges techniques Lot 3 = passerelle Annexe 14 : Elments cartographiques relatifs louverture des sentiers pour le suivi du dispositif

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