HYDROLOGIE

Les précipitations

Les précipitations sont constituées des chutes de pluie, de grêle ou de neige provenant de la condensation, dans des conditions météorologiques particulières, de la vapeur d'eau atmosphérique. Elles constituent l'unique « entrée » des principaux systèmes hydrologiques continentaux que sont les bassins versants.

Les précipitations se produisent de manière intermittente et finalement assez rarement. La durée moyenne annuelle des précipitations varie, en France, de 400 à 1 400 heures, soit 10 p. 100 environ du temps. Formées d'éléments discrets (gouttes, grêlons, flocons...) dont les paramètres n'intéressent guère l'hydrologue, les précipitations sont mesurées par leur hauteur rapportée à un intervalle de temps. Cette hauteur est définie comme l'épaisseur de la lame d'eau qui s'accumulerait sur une surface horizontale pendant cet intervalle de temps si toutes les précipitations, éventuellement après fonte, y étaient immobilisées. L'instrument de mesure de base est le pluviomètre. Il s'agit d'un récipient ayant la forme d'un seau, fixé sur un support, et dont l'ouverture, placée horizontalement et limitée par une bague à bord effilé, a une surface parfaitement définie (400 cm² selon la norme française). Un dispositif interne en forme d'entonnoir permet de limiter les pertes par évaporation. La mesure proprement dite est réalisée grâce à une éprouvette convenablement graduée dans laquelle l'eau recueillie par le pluviomètre est versée. Malgré les apparences, cette mesure est délicate car le pluviomètre provoque dans son environnement des perturbations aérodynamiques qui affectent le phénomène mesuré. Sans la surmonter totalement, on limite cette difficulté en définissant des normes d'installation des appareils (hauteur, environnement) qui permettent en tout cas d'obtenir des mesures comparables. Le pluviomètre nécessite l'intervention d'un observateur et ne convient donc que pour des observations portant sur des durées de quelques heures. L'essentiel de l'information pluviométrique est recueillie de cette façon selon un pas de temps journalier, les observations étant réalisées le matin.

Si l'on s'intéresse à des durées de temps plus courtes, ou à des sites éloignés et/ou peu accessibles, il faut utiliser un appareil automatique, le pluviographe, qui enregistre la hauteur cumulée des précipitations en fonction du temps sur une bande de papier ou sur un support magnétique.

Le rapport de la hauteur d'eau tombée pendant une période à la durée de cette période est l'intensité moyenne de la pluie pour cette période. Pour une station de mesure et une durée données, les observations disponibles constituent un échantillon statistique à partir duquel on peut, empiriquement ou après ajustement d'une distribution théorique appropriée, attribuer une probabilité de dépassement à toute valeur de l'intensité moyenne. L'intensité moyenne susceptible d'être dépassée avec une probabilité donnée, sur un intervalle de temps donné, est une fonction décroissante de la durée de cet intervalle. L'information statistique ainsi recueillie est généralement présentée sous la forme de courbes fréquence-intensité-durée, la fréquence étant souvent traduite en période de retour (inverse de la probabilité du dépassement), exprimée en années.

Les précipitations sont liées à des phénomènes météorologiques dont la persistance, dans le cadre des variations saisonnières, n'excède pas quelques jours. On pourra donc considérer, et les tests statistiques le confirment, que les précipitations annuelles, mensuelles, voire décadaires, sont indépendantes.

On admet généralement que les pluies annuelles sont distribuées selon une loi normale. On peut cependant constater pour[...]