La mesure de débit par dilution – Quel avenir pour cette technique ?

RÉSUMÉ

Selon les résultats d’une enquête menée en 2017 auprès des gestionnaires de réseaux hydrométriques français, 1 % de leur activité de jaugeage est effectuée par la méthode de dilution. On constate ainsi une forte érosion dans la mise en œuvre de cette technique, qui a représenté jusqu’à 20 % des jaugeages en France à la fin des années 1960. Les auteurs ont trouvé utile de constituer une synthèse bibliographique rappelant (i) les principes de la méthode (ii) les principaux challenges que les hydromètres ont dû résoudre pour la mise au point de la technique, (iii) la question du choix du traceur, (iv) la contribution de la méthode à la réalisation de jaugeages automatiques ou en continu sur le terrain. En conclusion, sont présentées brièvement quelques raisons qui expliquent la désaffection de la méthode et l’intérêt de la maintenir dans la panoplie de savoir-faire attendus des gestionnaires de réseaux hydrométriques. Dans la mesure du possible, les auteurs ont cherché à mettre en perspective la pratique française avec celles d’autres pays. Ceci afin d’illustrer la richesse des apports de chacun et l’évolution de la pratique française en regard de celle du monde de l’hydrométrie.

ABSTRACT

According to the results of a survey conducted in 2017 among French hydrometric operators, 1% of their gauging activity is carried out using the dilution method. There is thus a strong erosion in the implementation of this technique, which represented up to 20% of gaugings in France at the end of the 1960^s. The authors have found it useful to provide a review recalling (i) the principles of the method (ii) the main challenges that the field hydrologists had to solve for the development of the technique, (iii) the question of the choice of the tracer, (iv) the contribution of the method to field automatic or continuous measurements. In conclusion, a few reasons are briefly presented which explain the disaffection with the method, the interest in maintaining this technique in the panoply of know-how expected of hydrometric network managers. As far as possible, the authors have sought to put French practice into perspective with those of other countries. This is to illustrate the richness of the contributions of each and the evolution of French practice compared to that of the world of hydrometry.

MOTS-CLÉS:

• hydrométrie
• jaugeage
• dilution
• aspects historiques

KEYWORDS:

• Hydrometry
• gauging
• tracer dilution
• historical aspects

1. Introduction

Dans un article précédent (Perret et al., 2018), les auteurs s’interrogeaient sur l’avenir du moulinet hydrométrique à axe horizontal dans la gestion des réseaux hydrométriques pérennes en France métropolitaine. À partir d’une synthèse bibliographique, ils essayaient de retracer les évolutions techniques de cet équipement et de sa mise en œuvre depuis le début du 19^ème siècle, l’expérience et les acquis français étant mis en regard de la pratique et des innovations issues d’autres pays.

L’idée a germé de mener la même démarche pour la méthode de jaugeage par dilution, largement décrite dans les manuels d’hydrométrie comme le principal complément aux méthodes de jaugeage par exploration du champ des vitesses.

Une enquête conduite à l’automne 2017 auprès des abonnés du Groupe Doppler Hydrométrie (Perret, 2017) a permis d’estimer à 1% environ la proportion des jaugeages effectués à l’aide de la méthode par dilution dans le cadre de la gestion des réseaux hydrométriques de France métropolitaine : moins de 200 jaugeages (dont les 2/3 ont été réalisés par EDF) sur un total inféré de 20 000. Plus de 98 % des mesures sont effectuées par exploration du champ des vitesses, l’ADCP constituant lui seul plus de la moitié de la population totale de jaugeages effectués. Ce résultat montre une érosion spectaculaire de la pratique du jaugeage par dilution sur les réseaux français. Ce constat est cependant à nuancer du fait que cette enquête ne porte pas sur un public exhaustif de la communauté française des acteurs de la mesure de dilution. En effet, certains services, comme l’OFB ou les acteurs de contrats de rivière, chez qui la technique de mesure par dilution est en plein essor, peuvent être sous représentés au sein du Groupe Doppler Hydrométrie.

En effet, plusieurs auteurs (Dutillet, 1966 ; Molinari, 1968) recensent 1500 à 1800 jaugeages par dilution effectués annuellement entre 1965 et 1968 sur les réseaux hydrométriques de France métropolitaine, soit 20 à 25 % des jaugeages effectués durant cette période.

Il est de fait que la distribution spatiale des réseaux hydrométriques en France métropolitaine a radicalement évolué sur les 50 dernières années, comme le montrent les Figures 1a et b.

Figure 1 (a) : Stations produisant des débits (limnimètres – usines ; hors assainissement) : évolution en effectif – (b) : Stations produisant des débits (limnimètres – usines ; hors assainissement) : distributions en altitude (1965 et 2018).

La méthode par dilution est souvent décrite comme bien adaptée aux écoulements turbulents des torrents de montagne ; elle a été historiquement développée pour cette typologie de rivière, les méthodes par exploration du champ des vitesses étant jugées inopérantes. L’érosion de la pratique est ainsi d’autant plus étonnante que :

• plusieurs travaux en Grande Bretagne, Hongrie, France ont montré que la méthode par dilution pouvait être mise en œuvre sur des cours d’eau de plaine (André et al., 1970 ; Dutillet, 1966 ; Hamill, 1980) ;

• si la distribution spatiale des réseaux s’est massivement déplacée vers l’aval depuis 1965, ceci n’est vrai qu’en proportion, mais pas en effectif (Tableau 1).

  Tableau 1. Déplacement vers l’aval des réseaux hydrométriques de France métropolitaine, en pourcentages et (nombre de stations).

  Année	Stations au-dessus de 1000 m	Stations au-dessus de 450 m
  1965	20 % (206)	50 % (504)
  2018	6 % (170)	22% (650)

Après avoir brièvement rappelé le principe de mesure (section 2), les auteurs se proposent ici de :

• rappeler quelques-uns des défis qui ont accompagné le développement de la méthode (section 3) ;

• retracer l’historique de la recherche du traceur “idéal” (section 4) ;

• amener quelques pistes de réflexion pouvant expliquer la désaffection de ce type de jaugeage (section 5) ;

• rappeler les atouts et potentialités, encore non complètement explorés, de la méthode (section 6) ;

• donner en conclusion quelques éléments sur les raisons qui conduiraient à maintenir ce mode de jaugeage en hydrométrie (section 7).

2. Rappel du principe de la méthode

Le principe général d’un jaugeage par dilution est d’ajouter une quantité donnée d’un traceur à l’écoulement et d’en observer la concentration en un point aval, après bon mélange. Pour une quantité de traceur donnée, plus il y a d’eau, moins le traceur est concentré car plus il est dilué. La méthode repose sur un principe universel de la physique : la conservation de la masse. La méthode est bien décrite depuis 1973 dans la série de normes NF ISO 9555-(1 à 4) : 1994, et dans un ouvrage de référence (Audinet, 1995). Nous n’en rappellerons ici que les grandes lignes.

Deux méthodes d’injection sont mises en œuvre, dites “à débit constant” ou “globale” :

• En injectant à débit constant connu q une solution concentrée de traceur à concentration C₁ pendant un temps suffisamment long pour qu’un palier de concentration C₂ soit observé dans une section aval, où le bon mélange est réalisé. Par application du principe de conservation de la masse du traceur, on a :

(1) $q{C}_1\mathrm{\Delta }t=\left(q+Q\right)C_2\mathrm{\Delta }t$(1)

avec Q le débit de la rivière (recherché) et Δt l’unité de temps. Dans l’hypothèse où q≪Q, la valeur du débit Q s’obtient par:

(2) $Q=q\frac{C_1}{C_2}$(2)

• En injectant rapidement un volume V connu (ou une masse m connue) d’une solution concentrée de traceur à concentration C₁, puis en mesurant la concentration $C_2\left(t\right)$ du traceur pendant une période de temps T englobant la totalité du passage du traceur à une section aval, où le bon mélange est réalisé (méthode appelée aussi “globale”). En reprenant l’équation (1) qui exprime la conservation de la quantité de traceur, mais sous forme volumique cette fois-ci :

(3) $V{C}_1=\left(V+QT\right)\overline{C_2}$(3)

avec $\overline{C_2}=\underset{0}{\overset{T}{\int }}{c}_{2}dt$ : concentration moyenne du traceur,

et dans l’hypothèse où V≪QT, le débit s’exprime par la relation :

(3) $Q=\frac{V{C}_1}{{\int }_0^T{C}_{2}dt}=\frac{V{C}_1}{\overline{C_2}T}=\frac{m}{\overline{C_2}T}$(3)

Pour que la détermination du débit soit correcte, il faut que le traceur soit parfaitement mélangé au point de prélèvement. En tous points de la section, on doit avoir :

• $C_2$ = Constante dans le premier procédé à injection constante,

• $\frac{1}{T}\underset{0}{\overset{T}{\int }}{c}_{2}dt=\overline{C_2}$ = Constante dans le second procédé par injection instantanée.

Par expérience, les distances de bon mélange sont quasi identiques dans les deux cas.

Pour les deux méthodes d’injection, l’analyse est ensuite effectuée en déterminant les valeurs $\frac{C_1}{C_2}$ ou $\frac{C_1}{\overline{C_2}}$ (en ayant au préalable retranché la concentration de base du traceur mesurée dans la rivière avant injection) en les comparant à une gamme d’étalonnage de dilutions témoins effectuées avec une quantité de traceur diluée avec de l’eau de la rivière prélevée à l’amont du point d’injection.

La Figure 2 permet de visualiser l’évolution de la concentration du traceur au point de bon mélange en fonction des deux modes d’injection.

Figure 2. Représentation graphique de la concentration du traceur au point de bon mélange selon le mode d’injection instantanée (gauche) et à débit constant (droite).

Il est à noter que la méthode dite « globale » est beaucoup plus facile et plus rapide à mettre en œuvre grâce aux capteurs enregistreurs, par opposition à la méthode dite « à débit constant » qui requiert des analyses en laboratoire après la mesure bien plus lourdes. Les capteurs enregistreurs permettent une meilleure discrétisation temporelle de la concentration du traceur, et réduisent donc fortement l’erreur d’intégration temporelle pour établir $\overline{C_2}$.

3. Les principaux défis posés aux hydromètres

Trois préoccupations constantes ont guidé les hydromètres dans le développement puis la pratique de la méthode :

• Quel traceur utiliser (et en corollaire, quelles techniques d’analyse pour son dosage) ?

• Quel tronçon de rivière choisir pour avoir le meilleur mélange possible ?

• Quelle longueur de cours d’eau pour l’obtention du bon mélange, et quelle durée d’injection (pour une injection à débit constant) ou temps de prélèvement (pour une injection instantanée) ?

• Quelle incertitude associée à ce type de jaugeages ?

3.1. Le choix d’un traceur

Selon la littérature (NF ISO 9555 1 à 4, 1994), les qualités attendues d’un traceur sont les suivantes :

• grande solubilité dans l’eau ;

• absence dans les eaux à mesurer, ou alors à une proportion la réduisant à hauteur “d’un bruit de fond” n’altérant pas la précision de la mesure ;

• stabilité, c’est-à-dire que ses propriétés ne doivent pas être altérées par des facteurs environnementaux tels que la lumière, les sédiments, les matières organiques, les éléments chimiques présents dans l’eau ;

• facilité de prélèvement et d’analyse (notamment pour une mesure en continu) ;

• toxicité minime voire nulle tant pour les opérateurs que pour le milieu naturel ;

• faible coût et facilité d’approvisionnement.

Pour prouver l’efficacité de la méthode, Stromeyer (1905) proposait de l’appliquer à la détermination du débit du Nil en crue ; pour un débit de 8400 m³/s, il estimait qu’une mesure à 1% près nécessiterait l’injection pendant une heure de 380 litres d’acide sulfurique, soit un poids de 650 kg qui serait réparti entre huit bateaux uniformément distribués dans une section du fleuve et qui en effectuerait simultanément le déversement. Même il y a plus de 100 ans, cette injection d’acide toxique semblait difficilement acceptable.

Cette question de choix du traceur s’est avérée structurante dans le développement puis les évolutions de la méthode, le traceur “idéal” restant encore aujourd’hui à trouver. C’est pourquoi les auteurs ont pris le parti de développer spécifiquement ce point dans la section 4 « Historique » ci-après.

3.2. Le bon mélange

La propagation du traceur peut être décrite avec la notion d’advection-dispersion (propagation et mélange du traceur dans l’écoulement) et les équations complexes qui l’accompagnent. Jabbour (2006) fait une bonne synthèse des différents travaux.

La détermination :

• de la longueur de cours d’eau nécessaire à l’obtention du bon mélange, condition indispensable à la réussite de la mesure ;

• du temps utile :

  • de passage (et donc de prélèvement) du nuage de traceur dans la section aval en cas d’injection instantanée ;

  • pour l’obtention d’un palier de concentration dans la section aval en cas d’injection à débit constant ;

a été et est toujours une préoccupation permanente des hydromètres. Ceux-ci ont en conséquence continûment cherché à établir des formules permettant le calcul de ces valeurs à partir des caractéristiques géométriques ou hydrauliques de la rivière. Une importante littérature, principalement anglo-saxonne, est ainsi disponible (Barsby, 1968 ; Day, 1977 ; Richardson, 2015).

Certaines formules sont très simples, d’application aisée et ne fournissent que des ordres de grandeur. Les formules plus élaborées conduisent souvent à des résultats plus précis, mais introduisent des paramètres variés et complexes dont la détermination exige presque une mesure de débit préalable. Enfin, les caractéristiques des rivières varient de façon trop importante tout au long des tronçons de mesure pour permettre la résolution de ce problème de façon purement mathématique. L’application de différentes formules au même cours d’eau peut conduire à des résultats variables d’un ordre de grandeur de 1 à 100. C’est pourquoi, la pratique française a été plutôt, soit :

• de s’en remettre à l’expertise et à la connaissance des sites des équipes de jaugeage ;

• sur des sites ou des gammes de débits encore peu explorés, lorsque les débits sont faibles (quelques m³/s maximum) et les eaux claires, d’injecter en préalable à la préparation du jaugeage, un colorant de façon instantanée au lieu prévu pour l’injection, surveiller sa répartition et noter son temps d’étalement à la section choisie pour les prélèvements (Figure 3) ;

  Figure 3. Estimation de la distance de bon mélange par injection de fluorescéine et suivi de la dispersion du nuage (Crédit photo : EDF).

  

• ou alors de tenir compte d’ordres de grandeur apportés par l’expérience en fonction de la largeur de la rivière, et figurant dans le Tableau 2.

  Tableau 2. Distances de bon mélange et temps de passage, d’après André et al. (1970).

  	Largeur de la rivière
  	Quelques mètres	Quelques dizaines de mètres	50 à 200 m	Plus de 200 m
  Distance de bon mélange	50 à 300 m	300 à 2000 m	1000 à15000m	Cas particulier
  Temps de passage d’injection instantanée	5 à 20 min	15 à 30 min	15 à 60 min	Mise en œuvre difficile de la méthode

Il faut retenir que le bon mélange est plus difficile à obtenir transversalement que dans le sens vertical, les principaux facteurs de bon mélange étant les courants transversaux et les rétrécissements (Dutillet, 1966 ; Moore, 2004).

Des essais effectués (Barnes & Kilpatrick, 1990) ont montré que, pour une mesure par dilution selon la méthode de l’injection à débit constant :

• pour l’obtention d’un bon mélange à 10 % près, des injections multiples sur un même transect réduisent notablement la longueur de bon mélange ;

• pour l’obtention d’un bon mélange à 1 % près, il n’y a pas de différence notable, que l’injection soit faite en un ou plusieurs points.

L’injection multipoints a été très peu pratiquée en France.

Enfin, il a été constaté que le bon mélange était beaucoup plus difficilement atteint si la surface de la rivière est recouverte de glace (Engman & Kellerhals, 1974).

Très récemment (Comina et al., 2014) ont montré l’intérêt d’une tomographie directe d’une section de rivière pour le contrôle de l’obtention du bon mélange lorsque le sel est utilisé comme traceur, méthode FERT (Fast Electrical Resistivity Tomography).

3.3. La détermination des incertitudes associées au jaugeage

En hydrométrie en général, l’évaluation de l’incertitude associée à un jaugeage par exploration du champ des vitesses, ainsi que le poids relatif des différentes sources d’erreur, a été une préoccupation plutôt tardive, initiée seulement au début des années 1960. Elle reste encore aujourd’hui une tâche délicate et fait l’objet de nombreux travaux récents et en cours (Le Coz et al., 2012 ; Despax et al., 2016 ; Herschy, 1978 ; Kiang et al., 2009), pour disposer d’une incertitude individualisée pour chaque jaugeage permettant d’affiner le tracé de chaque courbe de tarage.

Dans ce contexte, il est remarquable de noter que le souci d’évaluer l’incertitude associée à un jaugeage par dilution est présent dès l’origine chez les opérateurs. Dès avant 1910, des auteurs comme Stromeyer (1905) assortissent les résultats de leurs mesures par dilution d’un calcul d’incertitudes, à une époque où la métrologie en est peu coutumière (Lemaire, 1911). A ceci, nous pouvons proposer trois raisons :

• la référence est alors le jaugeage par exploration du champ des vitesses et la méthode par dilution doit faire ses preuves ;

• la méthode par dilution est mise en œuvre surtout pour les tests de réception des turbines hydrauliques ; tout résultat doit être présenté avec une tolérance pour juger des critères d’acceptation d’une machine ;

• contrairement à une mesure par exploration du champ des vitesses – où les effets de site et d’opérateurs, la technique de discrétisation du champ des vitesses restent des variables dont l’erreur reste encore peu modélisable -, les équations régissant la méthode par dilution autorisent une quantification des erreurs élémentaires et de leur combinaison (même si certains effets sont difficiles à quantifier autrement que par répétition des mesures : effet opérateur sur la calibration, effet du mélange. . .).

Le calcul d’erreur combine quadratiquement les incertitudes élémentaires (en formulant l’hypothèse que celles-ci sont indépendantes) sur :

• le débit d’injection (si injection à débit constant) ou la masse de traceur déversé (si injection instantanée) ;

• la concentration relative C₂/C₁ ; l’incertitude associée étant la combinaison de l’incertitude :

  • sur la droite d’étalonnage des solutions mères (dilutions témoins) ;

  • sur la dispersion des échantillons prélevés sur la section aval (si injection à débit constant) ou d’échantillonnage et/ ou du tracé de la courbe de passage du traceur sur la section aval (si injection instantanée) ;

  • sur le facteur de cinétique, dans le cas d’un jaugeage à injection à débit constant mené avec un traceur fluorescent. La méthode cinétique permet de quantifier l’effet des facteurs d’influence (effet cache des particules en suspension, présence d’oxydants tels que le chlore, …) sur la fluorescence des échantillons d’eau prélevés dans la rivière (Vignon, 2002a).

La réflexion sur le calcul de l’incertitude associée aux mesures par dilution a été menée essentiellement par les anglo-saxons, à l’origine du calcul actuel proposé dans la norme NF ISO 9555 1 à 4 (1994). EDF DTG a systématisé le calcul des incertitudes des jaugeages par dilution selon cette norme. Une application numérique pour 84 jaugeages montre qu’au niveau de confiance de 95 % l’incertitude ainsi calculée est de l’ordre de 4 à 10% (Morlot, 2014) soit une valeur proche de celle obtenue pour les jaugeages par exploration de champ de vitesses, établie selon la norme en vigueur NF EN ISO 748 (2009) ou par les améliorations proposées plus récemment (Q+, IVE, Flaure ; Despax et al., 2016).

Une analyse récente faite par NVE¹ (Hauet, 2020) à partir d’une base de 1285 jaugeages par dilution au sel conclut à une incertitude médiane de 6.5% (incertitude au seuil de confiance de 95%).

Des travaux, principalement dus à Gilman, rédacteur du chapitre “Incertitudes” dans la norme ISO 9555, ont montré que :

• les deux principales sources d’incertitude sont la dispersion dans la section aval (obtention du bon mélange) et les phénomènes de pertes de traceur par fixation, adsorption par des sédiments ou agents chimiques ; plusieurs auteurs considèrent que le résultat d’un jaugeage ne peut pas être établi si le bon mélange n’est pas atteint à mieux que 90 % (Dutillet, 1987) ;

• si le débit du cours d’eau varie pendant le jaugeage, l’erreur associée à une mesure par dilution est moindre en phase de récession, et plus forte en phase de montée des eaux (Gilman, 1977).

En France, EDF a retenu pour ses besoins internes une amélioration du calcul d’incertitude de la norme ISO 9555–1 : la composante de l’incertitude due à l’étalonnage est déterminée par une formule donnée dans la norme ISO 8466–1 (1990), (Vignon, 2002b).

Plusieurs auteurs (André et al., 1970) ont avancé que la méthode par dilution conduisait souvent à des débits légèrement plus élevés que les méthodes de jaugeage par exploration du champ des vitesses, par une meilleure prise en compte de l’inféro-flux (écoulement entre les cailloux et échanges avec la nappe de surface). Ce constat laisserait penser qu’un biais existe entre les méthodes. On livre ici une analyse qui permettra d’alimenter le débat.

Une analyse a été réalisée à partir d’un échantillon de 137 jaugeages effectués concomitamment par exploration du champ des vitesses et par dilution (base de données constitués par un des auteurs à partir de résultats issus de la littérature et de jaugeages effectués par EDF-DTG). On trouve que l’écart moyen entre les deux méthodes vaut 0.07% avec un écart type de 7.41%. De ce résultat on peut déduire qu’en moyenne, il n’y a pas de biais entre les deux méthodes. On constate par contre que la dispersion des résultats est relativement importante. Pour une comparaison supplémentaire d’un couple de jaugeages que l’on ajouterait à cet échantillon, on devrait admettre que celui-ci appartiendrait à la population initiale au seuil de 95%, si l’écart restait compris entre [−14.75%, 14.89%].

De cette analyse, on peut déduire qu’il n’y a pas de biais significatif entre la méthode de jaugeage par exploration du champ des vitesses et la méthode par dilution.

4. Historique du développement de la méthode, ou « A la recherche du traceur idéal »

4.1. Jusqu’en 1948, le sel (chlorure de sodium) comme traceur préféré

La méthode semble avoir été pressentie dès 1852 (Ritter, 1884), mais le principe en fut explicité en 1863 par le Français Schlœsing (1863) selon le procédé à débit constant ; la méthode ne recueillit néanmoins aucun écho sur le moment. La mise en œuvre de traceurs en rivière fut réalisée pour la première fois par Ten Brink (1877) mais il s’agissait de traçages visuels à la fluorescéine pour l’étude des pertes et résurgences (Martel, 1903) sans recherche associée de quantification de débit. Schlœsing (1912) s’en plaindra d’ailleurs. Pourtant :

• entre 1876 et 1883, en France et en Alsace, Charles Ritter réalise des mesures de débit en rivière selon un principe très voisin, en considérant le bon mélange de deux rivières dont les températures avant la confluence sont significativement différentes (dans ce cas, le traceur utilisé est la chaleur). Il réalise ainsi des mesures de débit, recoupant à moins de 6 % d’autres déterminations effectuées au moulinet hydrométrique ou par un déversoir étalonné (Ritter, 1884) ;

• entre 1903 et 1908, même si la méthode par dilution n’a pas été retenue par le Service des Grandes Forces Hydrauliques dans le cadre de la mise en place des premières observations systématiques de débits dans les Alpes et les Pyrénées, des mesures sont effectuées dans les Hautes Pyrénées par M. Ch. Louis (Lemaire, 1911) ;

• entre 1896 et 1905, en Angleterre, Stromeyer (1905) la met en œuvre sur la New River à Ware ;

• en Suisse, dès 1910, la méthode est mise en œuvre régulièrement par l’Hydrographie Nationale pour l’étalonnage des stations hydrométriques en torrent ; un jaugeage à 28 m³/s est en particulier effectué sur le torrent de la Massa, émissaire du glacier d’Aletsch, en présence d’eaux très chargées (Mellet, 1915).

La méthode reste néanmoins très peu pratiquée en cours d’eau et voit ses premières applications plutôt en milieu industriel :

• en Grande-Bretagne, entre 1896 et 1905, toujours par Stromeyer sur les adductions de l’East London Water Works ;

• aux Pays-Bas, Van Iterson (1904) la met en œuvre pour la mesure des débits au sein des stations de relevage des eaux d’égouts de la ville de la Haye ;

• pour la détermination du rendement des turbines de plusieurs usines tant en Suisse (à La Viège, en 1912) ; France (à Ventavon, en 1915) ; Allemagne (à Charlottenburg, en 1915) ; États Unis (à Massena, en 1915 ; Kolupaila, 1961).

Le traceur pratiquement systématiquement utilisé est alors, tel que recommandé par Schloesing, du sel (chlorure de sodium ou de calcium). Les concentrations naturelles des eaux résiduaires de la ville de la Haye en sel avaient fait choisir à Van Iterson l’hyposulphite de soude.

L’analyse en laboratoire repose sur le procédé de Mohr pour la titration des chlorures au moyen du nitrate d’argent. Les moyens de l’époque nécessitaient des concentrations finales en sel relativement élevées, 30 mg/l.

Peaslee (1915) propose d’analyser la dilution de sel par mesure directe de la conductivité électrique de l’eau. Ott (1921) réalise ensuite des inter comparaisons avec la méthode de Mohr. Ceci ouvre la voie à l’accès direct aux résultats sur le terrain, sans passer par le laboratoire. Aastad et Sognen (1928) le mènent à bien et font breveter le procédé en Norvège.

Les deux principaux problèmes identifiés sont :

• la salinité naturelle des eaux, qui constitue un bruit de fond, conjuguée avec la variation de conductivité électrique de l’eau selon la température (−2,5%/°C) ; un ratio de 10 entre concentration finale et bruit de fond est recommandé (Tazioli, 2011) ;

• la relative faible solubilité du sel, limitée pratiquement à 300 g/l en température ambiante ; avec les conductimètres actuels, la norme est d’utiliser 5 à 10 grammes par litre/ seconde à jauger, voire bien moins, 0.5 à 1 g, pour les conductimètres les plus sensibles et sur de courtes distances de mélange. Mais la méthode reste très longtemps limitée par les dispositifs d’analyse.

Ainsi à titre d’exemple, deux jaugeages réalisés en février puis mars 1944 à la station hydrométrique de Pont-la-Pierre sur le Guil selon le procédé d’injection à débit constant (Figure 4) nécessitèrent le déversement respectivement de 1,5 tonnes puis 2,2 tonnes de sel … pour des débits finaux jaugés de l’ordre de 3 m³/s (Goguel, 1946).

Figure 4. Dispositif de déversement de la solution de saumure dans le Guil (d’après Goguel, 1946).

Pour pallier ces difficultés, des essais sans lendemain sont effectués avec des traceurs non présents dans les eaux naturelles : sulphate de manganèse (Pruvot, 1953) et nitrite de soude – dosable à 1 mg/l (Zirelli, 1953).

La méthode par injection instantanée ou “globale” est proposée par Barbagelata (1926). Elle permet pour un même débit de diviser par quatre le poids de sel à injecter (André et al., 1970).

4.2. 4.2 1948–1995, un choix français : le bichromate de sodium

En 1947, le Laboratoire d’Hydraulique de l’Université de Grenoble fut placé devant un problème de différence de débit entre divers points de la rivière Verdon, dans des conditions opératoires délicates (accès difficile, absolue nécessité de réduire le matériel à transporter, bonne précision exigée, rapidité des opérations et des dosages). Par surcroît, il fallait une méthode de dosage rapide, vu le grand nombre de prélèvements nécessaires.

Le chlorure de sodium ne pouvait être mis en œuvre, car il était présent au titre exceptionnel de 70 à 80 mg/l dans les eaux naturelles.

Une étude systématique des sels solubles fut alors entreprise, plus particulièrement orientée vers la recherche du titre minimum dosable avec une précision acceptable car le poids total du sel à utiliser et à transporter en dépendait directement. Cette recherche aboutit au choix d’un sel de chrome sous la forme de bichromate de soude (Dumas, 1953). Ses avantages étaient :

• sa grande solubilité, supérieure à celle du chlorure de sodium, 660 g/l ;

• son absence dans les eaux naturelles ;

• sa détectabilité à des teneurs de l’ordre du mg/l avec les appareils de l’époque, par une analyse colorimétrique en laboratoire ;

• son coût et sa disponibilité, les sels de chrome étant alors massivement utilisés dans les tanneries.

Les premières applications opérationnelles prennent place en Maurienne (Savoie) en 1948 et 1949 sur les stations nouvellement créées de Bonneval-sur-Arc, Entre-Deux-Eaux sur le Doron et Avérole sur le torrent d’Avérole. En 1949, un jaugeage, réalisé en injection à débit constant sur le ruisseau de Saint-Bernard à la station de Polset, nécessite moins de 3 kg de traceur pour 3 m³/s : le chemin parcouru depuis 1944 (1.5 à 2.2 t de sel pour 3 m³/s) est considérable.

Ce traceur permet un déploiement rapide et de grande ampleur de la méthode dans l’hydrométrie en France. Deux améliorations amplifient ce mouvement :

• à la fin des années 1950, la méthode par injection instantanée est développée en France, permettant des gains significatifs des masses de bichromate à injecter (André, 1960) ;

• au début des années 1960, la mise au point d’une méthode de reconcentration au butanol permet de multiplier d’un facteur 10 le débit maximum jaugé (André, 1969).

Comme indiqué en préambule, 20 % des jaugeages seront réalisés selon ce procédé sur les réseaux hydrométriques en France métropolitaine en 1968.

L’utilisation de ce traceur s’étend à l’Afrique Francophone (Maghreb, Madagascar), en Europe (Pologne), en Amérique du Sud (Chilli, Argentine), en Nouvelle-Zélande, Etats-Unis (Géorgie), etc. Des jaugeages de très haut débit sont réalisés (ORSTOM, 1920 m³/s en 1968 à Madagascar ; Chouret, 1969) et (SRAE – Service Régional de l’Aménagement des Eaux – Languedoc Roussillon, 1500 m³/s sur le Gardon en 1982).

Cependant, le caractère toxique du bichromate de sodium appelle des études vers d’autres traceurs (malgré le fait que son utilisation respecte la norme de potabilité des eaux à l’aval du point d’injection).

• le CEMAGREF (Centre d’Étude du Machinisme Agricole et du Génie Rural des Eaux et Forêt) proposera ainsi la mise en œuvre de colorants alimentaires à partir du milieu des années 1970 : la tartrazine, le jaune soleil et la coccine. Mais, moins solubles que le bichromate de sodium (généralement de 80 à 100 grammes/litre contre 660), plus onéreux, moins stables pour leur conservation, ils ne connurent qu’une utilisation limitée sur les réseaux français (Galéa & Lion, 1976) ;

• à partir du milieu des années 1990, EDF abandonnera le bichromate de sodium au profit d’un traceur fluorescent, sur lequel les États-Unis travaillaient depuis de nombreuses années : la rhodamine WT.

On peut citer comme autres traceurs chimiques utilisés : le chlorure de lithium avec un procédé d’analyse en laboratoire par spectrophotométrie de flamme ou adsorption atomique, qui présentait une solubilité et une détectabilité équivalentes au bi-chromate de sodium et une meilleure tenue en eaux chargées. Utilisé en Grande-Bretagne depuis la fin des années 1960, il ne le fut pratiquement pas en France.

4.3. Des développements anglo-saxons : traceurs fluorescents, isotopes radioactifs

Le sel étant limité aux jaugeages de petits et moyens débits (inférieurs à 50 m³/s), le bichromate étant souvent inopérant en eaux chargées et ne permettant pas l’accès au résultat du jaugeage directement sur le terrain, les Anglo-Saxons privilégièrent l’utilisation de traceurs fluorescents (principalement aux États-Unis) ou radioactifs (principalement au Royaume-Uni).

4.3.1. Les traceurs fluorescents

Leurs premières mises en œuvre reposaient sur une mesure colorimétrique : on teintait la rivière et l’on mesurait le temps nécessaire à l’arrivée de la colo-ration de l’eau.

Des mesures de débit par cette méthode purement colorimétrique furent ainsi réalisées à la fuchsine (usine de Brides les Bains, en 1903), à l’éosine (aux Etats-Unis, même époque), à la fluorescéine (sur le Doubs Suisse, en 1906).

Cette méthode ne donnait que la vitesse moyenne du courant : la connaissance de la géométrie de la rivière était nécessaire pour le calcul du débit.

Ces méthodes n’ont connu en conséquence qu’une utilisation très limitée en rivière. Elles ont davantage été mises en œuvre pour les mesures dans les aménagements hydroélectriques. Dénommée alors “salt velocity method” ou “méthode de Allen” (Allen, 1922), elle revenait à un couple utilisation de sel/ mesure de la variation de conductivité. En France, elle n’a pratiquement jamais été déployée.

L’étude d’une mesure de débit à partir de la propriété de fluorescence d’un traceur a été engagée aux Etats-Unis à la fin des années 1950 : on utilise la capacité de la molécule à absorber de l’énergie lumineuse et à la restituer ensuite rapidement sous forme de lumière d’émission.

Plusieurs traceurs ont été testés : la fluorescéine (ou uranine, écartée car se dégradant très rapidement à la lumière), la sulforhodamine B (écartée car très facilement fixée par les sédiments), l’érythrosine, le jaune acide 7, la pyranine, la photine, la lissamine FF … ; les plus performants identifiés ont été le pontacyl brillant rose B et la rhodamine WT, finalement retenue comme traceur de référence car plus stable dans le temps (Schaefer, 1972).

La mise à disposition de fluorimétres portatifs dès la fin des années 1960 permettait également d’envisager d’emblée l’accès au résultat du jaugeage directement sur le terrain (André et al., 1970), même s’il faudra attendre plusieurs années encore pour une pratique opérationnelle (voir section 5).

En France, des essais sont faits avec la sulforhodamine B en 1961 (Galéa & Lion, 1976) mais se heurtent à la trop forte vulnérabilité de ce traceur aux matières en suspension. A la suite d’une collaboration technique avec le CENG (Centre d’Etudes Nucléaires de Grenoble), EDF décide d’adopter la rhodamine WT (Water Tracing) comme traceur de référence en hydrométrie à partir de 1995.

4.3.2. Les traceurs radioactifs

L’idée de mettre en œuvre des isotopes comme traceurs pour la mesure des débits de rivière est due à l’Irlandais Joly (1922). Les premiers tests sont réalisés en rivière aux États-Unis au début des années 1950. Hull brevète le procédé en 1958, puis propose en 1959 une technique de mesure reposant sur l’injection instantanée.

La méthode fut ensuite principalement mise en œuvre au Royaume-Uni et dans plusieurs pays du Commonwealth : Afrique de l’Est, Jamaïque, Inde …

Le seuil de détectabilité d’un traceur radioactif étant d’un facteur 100 inférieur à celui du bichromate ou de la rhodamine, ceci ouvre la voie à la mesure de débits notablement plus élevés, couramment jusqu’à 1000 m³/s (I.A.E.A, 1991).

Des jaugeages sont effectués jusqu’à 500 m³/s au Kenya en 1974. L’AIEA engagera une étude de faisabilité pour mesurer des débits jusqu’à 20 000 m3/s (Payne, 1988).

Les traceurs utilisés sont préférentiellement les sodium 24, brome 82, iode 131, indium 113, qui permettent une analyse directe sur le terrain par un compteur Geiger et donc l’accès rapide au résultat du jaugeage (Figure 5), et le tritium, dont l’analyse est plus longue et ne peut se faire qu’en laboratoire.

Figure 5. Appareillage pour l’enregistrement des variations de concentration de traceur radioactif in situ, d’après Molinari (1968).

En France, sous l’impulsion du CENG, des jaugeages furent réalisés à la fin des années 1960 sur quelques cours d’eau et usines hydroélectriques des Alpes (André et al., 1970 ; Molinari, 1968).

Néanmoins, en dépit de ses atouts (gamme étendue de débits mesurables ; non affecté par les sédiments), la législation sur l’utilisation des substances radioactives, l’impact environnemental, l’acceptabilité sociétale, les moyens alternatifs de jaugeages font, qu’à notre connaissance, ce type de traçage en rivière à fins d’hydrométrie semble aujourd’hui abandonné, avec un usage désormais limité aux installations industrielles (Muthukumar et al., 2010).

4.4. L’utilisation de la salinité naturelle des eaux pour la détermination des débits

Plusieurs auteurs ont cherché à relier les variations de débit aux variations naturelles d’alcalinité ou de conductivité des eaux de rivière. Ces expérimentations ont principalement eu lieu :

• aux États-Unis dans le Wisconsin au début des années 1940, puis sur la Saline River au Kansas entre 1946 et 1947 (Kolupaila, 1961 ; Lenz & Sawyer, 1944) ;

• en France dans les Pyrénées au long des années 1950 (Bonnin & Ravier, 1957).

Au début des années 1980, l’Agence de l’Eau Rhône Méditerranée Corse procèdera à une détermination des modules de la Saône, basée sur les salinités différentes des eaux du Rhône et de la Saône à Lyon. Aucune autre application pratique de cette méthode hydrométrique n’a été menée en France à notre connaissance.

Pour conclure sur la partie traceur, la Figure 6 illustre l’évolution des performances des traceurs et des méthodes d’injection relativement à la masse de traceur à mettre en œuvre.

Figure 6. Ordre de grandeur de la masse de traceur à injecter pour un débit à mesurer de 1 m³/s selon la méthode d’injection, le traceur et la méthode de dosage du traceur.

Encore plus parlant est de présenter les quantités de traceur à mettre en œuvre non pas en masse brute de traceur, mais en volume de solution, celui-ci dépendant de la solubilité des traceurs (si phase solide) ou du titre des solutions disponibles dans le commerce (si phase liquide).

Ainsi, pour une injection instantanée, pour un jaugeage de 1 m3/s, le tableau 3 indique les ordres de grandeur du volume de la solution de traceur à injecter.

Tableau 3. Ordre de grandeur du volume de la solution de traceur à injecter (injection instantanée) pour un débit à mesurer de 1 m³/s.

Traceur	Sel	Bichromate	Rhodamine	Tritium
Titre de la solution injectée	300 g/l	600 g/l	20%	0.34%
Volume (litres)	3–30^2	0.6	0.002	0.000004
Ratio absolu (tritium)	750 000–7 500 000	150 000	500	1

Ainsi, il y a un rapport de plusieurs millions entre les volumes à injecter de solution aqueuse saturée de sel et d’eau tritiée, ce qui explique les grands espoirs qui avaient pu être fondés sur le traceur tritium.

5. En France, depuis 1990, quelles explications à cette désaffection progressive ?

Une enquête menée par l’OMM (Fulford & Buzas, 2009) mettait en évidence que la méthode par dilution :

• n’était pratiquée que par une minorité de pays (15 % des questionnaires nationaux reçus), essentiellement situés en Europe ;

• mais que très peu la pratiquaient régulièrement ; la plupart des réponses ne faisaient référence qu’à des mises en œuvre sporadiques voire exceptionnelles.

Cette situation est stable depuis 2009. Or, notre expérience est que seule une pratique régulière de la méthode permet de maintenir le savoir faire. Nous avons constaté que les équipes qui ne réalisaient des jaugeages par dilution qu’en crue, en conditions exceptionnelles et dans les situations métrologiques les plus difficiles, enregistraient bien souvent des échecs, et par conséquent se détournaient de la méthode.

Aujourd’hui, en France, la communauté des hydromètres se limite à l’utilisation du sel, la rhodamine WT, et plus rarement de l’uranine.

Le sel a été continûment utilisé depuis les années 1920 dans de nombreux pays (en particulier ceux de l’ex URSS) et l’est encore au Luxembourg, Suisse, Allemagne …. Il est considéré comme peu onéreux, aisément disponible, naturel, aux effets limités sur l’environnement (Wood & Dykes, 2002). Les résultats sont aisément accessibles sur le terrain grâce à des conductimètres portables. Mis en œuvre avec la méthode de l’injection instantanée, le sel participe à plus de la moitié des mesures par dilution effectuées sur les réseaux pérennes français en 2016.

La rhodamine WT est mise en œuvre en France, en Suisse, en Norvège, la miniaturisation des fluorimètres et la possibilité de mesurer en continu la fluorescence facilitant encore l’accès au résultat du jaugeage sur le terrain (Perret et al., 2012).

Si la méthode a connu en France un certain « âge d’or », elle le doit à Electricité de France et au développement du programme d’équipement en ouvrages de production hydroélectrique. Une analyse rapide montre en effet que 80% des 1500 à 1800 jaugeages annuels cités dans notre introduction étaient réalisés par les différentes équipes de l’Etablissement public. Avec la fin du grand programme d’équipement hydraulique au début des années 1970, les réseaux d’observation hydrométrique d’EDF ont été massivement supprimés. Seules ont été conservées les stations qui contribuaient à la gestion du parc en exploitation, entraînant mécaniquement une baisse des jaugeages.

Quelques SRAE du sud de la France utilisaient la méthode, mais la pratique s’est érodée au fur et à mesure du renouvellement générationnel et des difficultés de maintien des compétences. Il est vrai que la difficulté de mise en place sur le terrain du dispositif d’injection à débit constant, cuve, vase d’injection, masse de traceur sous forme solide à diluer, avait de quoi tempérer les ardeurs des jaugeurs les plus engagés (Figure 7). La méthode par injection globale plus souple et plus facile à mettre en œuvre aurait pu constituer le tremplin d’un nouveau départ mais son déploiement a probablement été limité par le fait qu’il restait difficile de mesurer la concentration au point de prélèvement. En effet, les colorimètres de terrain apparus dans les années 1960 permettaient une mesure in situ mais pas en continu.

Figure 7. Matériel mis en œuvre pour une injection à débit constant (Crédit photo : EDF).

6. Quelques expérimentations peu connues basées sur la méthode par dilution

Au-delà de ses atouts métrologiques, qui ont guidé la mise au point de la méthode tout au long du 20ème siècle, la méthode par dilution a motivé quelques expériences intéressantes, notamment concernant l’automatisation de la mesure.

6.1. Les jaugeages automatiques

Quelques expérimentations ont été menées afin de réaliser des jaugeages par dilution “automatiquement”. L’idée est de disposer, sur des bassins difficiles d’accès et/ou affectés de crues éclairs, de jaugeages permettant d’étayer la construction de la partie haute de la courbe de tarage.

Le principe est d’asservir à l’atteinte d’un niveau d’eau donné (la cote que l’on cherche à jauger) l’injection d’un traceur. Une pompe en aval, asservie au déclenchement de l’injection, prélève les échantillons désirés. Un signal de réalisation de la mesure est télétransmis aux opérateurs qui viennent réapprovisionner la source de traceur amont, récolter les échantillons aval pour analyse.

Un tel dispositif a été mis en place aux Etats-Unis, sur deux stations en milieu urbain à Madison dans le Wisconsin. Une vingtaine de jaugeages a pu ainsi être effectuée en 1981, sur la base d’une dilution à débit constant de rhodamine WT (Duerk, 1983) ; les débits mesurés sont très modestes, maximum 6 m³/s.

En France, à la fin des années 1970, CNR³ avait installé une station à l’embouchure de l’Eyrieux vers le Mas de Pourchaires. Basés sur une injection de bi-chromate de soude, au moins trois jaugeages à plus de 400 m³/s ont pu être réalisés à cette station au début des années 1980. Enfin, plus récemment, des expérimentations ont été menées au Canada (Système AutoSalt FATHOM, également mis en œuvre en France par INRAE), en Norvège (Système AutoQ de NVE), en Suisse (Liechti et al., 2017), pour effectuer des jaugeages automatiques au sel ou à la rhodamine WT avec injection instantanée sur dépassement de cote et mesure corrélative de la variation de conductivité ou fluorescence en aval. Ces dispositifs sont donnés pour réaliser des jaugeages jusqu’à quelques dizaines de m³/s.

6.2. La mesure en continu des débits

Mesurer directement les débits en continu par dilution, sans passer par une mesure continue de hauteurs (et/ ou de vitesse) puis une loi de transformation hauteur (vitesse) débit, reste une frontière de l’hydrométrie. Les mesures de salinité naturelle évoquées précédemment participaient à cette recherche. Plusieurs auteurs ont cru que la méthode par dilution pourrait constituer une avancée dans ce domaine.

La première expérience fut celle menée dans le Colorado en 1967 et 1968 sur deux torrents (l’East Saint Louis et le Deadhorse Creek) où le débit a pu être mesuré en continu durant une période de 640 heures. Une solution de rhodamine WT est injectée en continu à débit constant ; un film de gélatine sans émulsion sensible se déroule à vitesse constante dans une cuve où coule de façon continue de l’eau prélevée dans une section où le mélange est homogène. La gélatine concentre la rhodamine. Le film est ensuite analysé dans un fluorimètre Turner avec enregistreur. Avec une cuve de solution d’un volume voisin de 100 l, l’autonomie du système est de l’ordre de la semaine. La précision semble comprise entre 5 et 10 %. La principale difficulté posée a été d’assurer la constance du très faible débit d’injection (Goodell & Steppuhn, 1970).

D’autres expériences ont été menées, en particulier en réseau urbain avec des traceurs au lithium, à la rhodamine mis en œuvre sur une période de plusieurs jours (Dutillet, 1987).

C’est surtout les traceurs radioactifs qui suscitèrent de grands espoirs pour la mesure en continu des débits (I.A.E.A, 1991). Mais nous n’avons pas connaissance d’expérimentations réussies. En France, une expérience sans suite a été tentée par utilisation d’un générateur étain-indium, en injectant à des intervalles de temps constants une activité d’indium connue et en comptant à l’aval à l’aide d’une sonde à scintillation immergée dans la rivière (André et al., 1970).

7. La méthode par dilution a-t-elle encore un avenir ?

Les défis majeurs que sont le changement climatique et la préservation de la biodiversité appellent une forte demande sociétale tant de meilleure connaissance des milieux que de réduction de la vulnérabilité de nos sociétés aux aléas. Dans ce contexte, l’hydrométrie connaît un véritable dynamisme, illustré par la publication de la nouvelle Charte Qualité de l’Hydrométrie (2017) et par les graphes en début d’article présentant la croissance continue des réseaux hydrométriques en France métropolitaine.

Ce dynamisme de l’hydrométrie est porté et accompagné par l’innovation industrielle. La mise à disposition d’électroniques de terrain peu encombrantes et fiables, l’amélioration qualitative des réseaux de transmission, la miniaturisation des dispositifs mécaniques ont donné accès, au tournant des années 2000, à toute une gamme de nouveaux outils dont ont pu pleinement bénéficier les équipes d’hydrométrie.

Celles-ci disposent désormais d’une très large palette d’outils de jaugeage, telle que présentée dans la Charte Qualité de l’Hydrométrie (2017 : tableau 4.2 en pages 44, 45) : moulinet, courantomètre acoustique ou électromagnétique, ADCP, radar de surface, LSPIV, dilution …

Mais cet enrichissement de la boite à outils s’accompagne d’un vrai défi. Considérant qu’un savoir faire ne se pérennise qu’au prix d’une pratique régulière, la mise en œuvre de telle ou telle méthode ne saurait se réserver à quelques cas précis, d’occurrence rare. Ceci est d’autant plus vrai pour les méthodes de jaugeages par dilution qui reposent sur des gestes peu courants pour les équipes d’hydrométrie, dont le centre de gravité des activités de jaugeage est et restera l’exploration du champs des vitesses. L’expérience des auteurs est, qu’à moins de quelques dizaines de mesures par dilution par an, le savoir faire se perd très vite, des échecs répétés de mise en œuvre amenant une perte de confiance dans la méthode et l’abandon accéléré de sa pratique.

Dans ce contexte, les auteurs inclinent à privilégier la pratique de la méthode de dilution par injection instantanée. Ces avantages, en comparaison de la méthode par dilution à injection à débit constant sont nombreux :

• quantité moindre de traceur injectée ;

• facilité accrue de mise en œuvre ;

• outils industriels miniaturisés de prélèvement et d’analyse, permettant l’accès au résultat de la mesure directement sur le terrain.

La méthode par dilution à débit constant, historiquement antérieure, ne trouverait alors sa place qu’en outil pédagogique ou exploratoire, pour bien faire appréhender les mécanismes de mesure par dilution et/ou s’assurer des conditions de bon mélange.

Au-delà, toujours basés sur les principes de la dilution globale, les progrès industriels en cours, par la miniaturisation et la fiabilisation des systèmes d’injection et de prélèvement, relancent les projets de stations de jaugeages automatiques tels qu’évoqués à la section 6.1.

Dans une étape ultérieure, la miniaturisation des dispositifs d’injection, prélèvement, analyse ouvrent la voie à des mesures directes en continu de débit basées sur une méthode par dilution de sel ou d’un autre traceur sur variations de hauteur. Tout ceci avec des dispositifs plus simples, beaucoup moins onéreux et plus fiables que ceux évoqués à la section 6.3.

On s’affranchirait ainsi de l’étape intermédiaire de la courbe de tarage, dont la construction aura été le cœur de métier des équipes d’hydrométrie depuis plus de 150 ans et mesurerait enfin directement les débits en continu …

La méthode de jaugeage par dilution globale a donc bien toute sa place dans la panoplie des hydromètres. Comme rappelé à la section 1, sa mise en œuvre ne se limite pas aux seuls torrents turbulents de montagne, ce qui facilite une mise en œuvre régulière, gage de pérennité du savoir faire.

Le jaugeage par dilution apporte une solution face aux limites posées par les techniques de détermination des vitesses par analyse d’images, lorsque les bathymétries sont mal connues en périodes de crues. En effet, le procédé par dilution s’affranchit des modifications du chenal d’écoulement. Mais souvent ces épisodes de hautes eaux sont accompagnés de fortes charges en matières en suspension, pouvant affecter la performance du traceur.

La dilution automatique peut se réveler être un excellent complément aux stations vidéos ou aux radar automatiques qui fonctionnent bien en crue, mais mal en étiage.

La facilité de mise en œuvre des techniques de mesure par conductivité permet un développement des mesures utilisant le sel pour des débits faibles. Le renouveau de la dilution observé depuis le début des années 2000 ne devrait pas se démentir. Mais la dilution au sel butera toujours sur la question de la salinité naturelle des eaux et de sa variation au cours de la mesure. Ce problème peut cependant être résolu par la mesure de la conductivité en amont du point d’injection.

La méthode par injection globale de traceur est maintenant bien maîtrisée et sa mise en œuvre n’est pas plus compliquée et ne demande pas plus de logistique que le déploiement d’un profileur Doppler. Le principal frein à son développement reste là encore le traceur lui même : la rhodamine WT qui a un impact sur les milieux aquatiques, le sel qui devient difficile à mettre en œuvre pour les forts débits ou l’uranine inoffensive mais instable à la lumière (Environment Canada, 2001 ; Gombert & Carré, 2011).

Pour conclure, la méthode par dilution a bien un avenir. Elle constitue une méthode complémentaire aux méthodes par exploration du champ des vitesses lorsque les conditions de mesure rendent ces dernières moins performantes, voire inopérantes. Correctement mise en œuvre par du personnel formé, cette méthode reste très précise et non biaisée.

Déclaration de divulgation

L’auteur ne déclare aucun intérêt concurrent.

Notes

1. Norges vassdrags – og energidirektorat – Direction norvégienne des ressources en eau et de l’énergie.

2. En fonction de la sensibilité des sondes de mesure mises en œuvre, et de la salinité naturelle.

3. Compagnie Nationale du Rhône.