régime hydrologique de la crique vénus

Juin 1995

. ORSTOM

Institut Françaisde Recherche Scientifique

pour le Développementen Coopération

Centre de CayenneLaboratoire d'Hydrologie

REGIME HYDROLOGIQUEDE LA CRIQUE VENUS

Département des eaux continentales

UR nO 3 : Biodiversité et Qualité des Hydrosystèmespour une gestion durable

P. VAUCHELP.FRAIZY

TABLE DES MATIERES

INTRODUCTION 1

Dispositif de mesures installé 2

1 - ETUDE DES NIVEAUX DE LA CRIQUE VENUS 4

1.1 - Relation entre Vénus Qualité et Vénus Vitesses 4

1.2 - Relation entre Vénus Qualité et Petit Saut Aval 5

1.3 - Régime de variation des niveaux de la crique Vénus 5

1.4 - Modifications de niveaux induites par Je barrage Il

2 - ETUDE DES VITESSES SUR LA CRIQUE VENUS 13

2.1 - Mesures disponibles et étalonnage du capteur de vitesses 13

2.2 - Analyse du régime de variation des vitesses 14

2.2.1 - Fleuve à 100 m3/s et crique en étiage .14

2.2.2 - Fleuve à 400 m3/s et crique en étiage 15

2.2.3 - Fleuve à 100 m3/s et crique en crue 15

2.2.4 - Conclusions 15

2.3 - Résultats des mesures des vitesses 16

3 - ETUDE DES DEBITS DE LA CRIQUE VENUS 17

3.1 - Mode de calcul des débits 17

3.2 Discussion du résultat du calcul des débits 18

4 - ESTIMATION DES APPORTS A L'AVAL DE PETIT SAUT 20

CONCLUSION 21

Etude Hydrologique de la crique Vénus

INTRODUCTION

OR8TOM

Avec la mise en eau du barrage de Petit Saut de Janvier 94 à Juin 96, puis sa mise neexploitation, la qualité de l'eau dans le fleuve Sinnamary à l'aval du barrage se trouvefortement dégradée pour plusieurs années. Durant cette période, il semble probable que lespetits affluents du fleuve situés à l'aval de la retenue, et plus particulièrement les zonesd'inondation qui leurs sont associées, devraient jouer un rôle important de « réservoir» pour lemaintien de la faune aquatique et sa reproduction. C'est pourquoi les Hydrobiologistes del'ORSTOM ont choisi dès 1992 le site de la crique Vénus pour y mener des études sur lareproduction des poissons, avant, pendant et après la mise en eau du barrage.

La crique Vénus est un affluent de rive droite du fleuve Sinnamary, situé à peu près àmi-chemin entre le barrage de Petit Saut et la ville de Sinnamary. Présentant un bassin versantd'une superficie de 69 km2, cette petite rivière est bien représentative des affluents du fleuve àl'aval de Petit Saut. Dans les premiers kilomètres à l'amont de la confluence avec le fleuveSinnamary, le régime hydrologique de cette crique est très complexe, puisqu'il dépend à la foisdes apports de son bassin versant, du régime du fleuve dont les montées de niveau peuventprovoquer une inversion du sens du courant dans la crique et l'apparition de zones inondées, etaussi de la marée qui provoque un marnage important sur plusieurs kilomètres de la crique.

Or le fonctionnement hydrologique de cette crique était très mal connu, et il était .difficile d'évaluer les répercussions sur la crique Vénus des modifications apportées au régimedu fleuve Sinnamary par le barrage. Les Hydrobiologistes manquaient de données de base leurpermettant d'interpréter à bon escient les modifications qu'ils pouvaient constater sur la fauneaquatique. Il s'agissait d'une lacune grave, car la reproduction des poissons et la survie deslarves est sans aucun doute largement dépendante du régime hydrologique. Le Laboratoired'Hydrologie du centre ORSTOM de Cayenne a donc lancé une étude visant à améliorer laconnaissance du régime hydrologique de la crique Vénus, et à répondre à quelques questionssimples mais importantes :

• Dans quelle mesure les niveaux de la crique Vénus dépendent-ils du niveau du fleuveSinnamary ?

• Quelles sont en régime naturel les fréquences et les durées des inondations, et commentsont-elles modifiées pendant le remplissage et la phase d'exploitation du barrage?

• Quelle est l'amplitude du marnage dû à la marée? Quelle est son importance par rapport aumarnage dû aux crues du fleuve Sinnamary ?

• Quelles sont les vitesses du courant dans la crique Vénus? Sont-elles modifiées par laretenue de Petit Saut et comment?

• Peut-on obtenir une estimation du débit de la crique Vénus et de son rôle pour la qualité deseaux à l'aval du barrage?

Laboratoire d'Hydrologie de Cayenne, Juin 95 - 1 -


Dispositif de mesures installé

ORsrOM

Dans le cadre des diverses études menées autour du barrage de Petit Saut, l'ORSTüMdispose d'un dispositif de mesures relativement dense sur l'estuaire du fleuve Sinnamary. Pourl'étude spécifique de la crique Vénus, l'originalité du dispositif consiste en l'installation d'unestation de mesure des vitesses du courant, de type SAB DBA (Société CR2M), utilisant descapteurs à ultrasons. Sur le plan technologique, il était intéressant de savoir si l'installationd'un capteur mesurant les vitesses du courant pouvait apporter une meilleure connaissance durégime hydrologique d'une rivière soumise à des renverses de courant, et notamment pennettred'estimer les débits.

La position des différentes stations est indiquée sur la carte schématique présentée àla figure n° 1.

• la station de Petit Saut Aval contrôle les niveaux et le débit du fleuve provenant dubassin amont du fleuve et, depuis le début Janvier 94, de la retenue. Cette station estlégèrement influencée par la marée.

• une station sur le Sinnamary à crique Vénus dite « Vénus Qualité» mesure les niveaux dufleuve au voisinage de la crique Vénus, ainsi que la température et la conductivité de l'eau.

• une station sur la crique Vénus dite « Vénus Vitesses» mesure les cotes et les vitesses ducourant sur la crique Vénus, à 100 m en amont de la confluence avec le fleuve Sinnamary.

• la station de crique Toussaint pennet d'estimer le débit de cet affluent de rive gauche duSinnamary.

• la station de Pointe Combi, fortement influencée par la marée, permet de connaître lavitesse de propagation de l'onde de marée, et l'amortissement de son amplitude,· dans lapartie aval de l'estuaire.

• la station du Sémaphore (sur la Roche Brigandin, à l'embouchure), fournit le signalmarée à l'entrée de l'estuaire.

Laboratoire d'Hydrologie de Cayenne, Juin 95 - 2-


Océan Atlantique

CriqueToussaint

Carle schématiquedu neuve Sinnamaryàl'aval de Peth Saut

Petit Saut Aval

Barrage de Petit Saut14

10 km

ORSTOM

Figure nO 1 : Plan d.e situation des stations

Laboratoirè d'Hydrologie de Cayenne, Juin 95 - 3 -

Etude Hydrologique de la crique Vénus ORSTOM

1 - ETUDE DES NIVEAUX DE LA CRIQUE VENUS

L'ensemble de la zone du fleuve Sinnamary allant de Petit Saut jusqu'à la mer estsoumise à la marée, avec des amplitudes croissantes de l'amont vers l'aval. Afin de réaliserl'étude des niveaux de la crique Vénus, nous avons d'abord cherché à nous affranchir autantque possible de l'influence de la marée en constituant pour chacune des stations des fichiers decotes prises au moment de la marée basse. C'est en effet au moment de la marée basse que leniveau du fleuve est le plus proche de ce qu'il serait en l'absence de marée, et donc le plusreprésentatif du régime propre du cours d'eau. L'ensemble des résultats présentés ci-après faitréférence à des niveaux au moment de la marée basse, représentant la courbe enveloppeminimum des cotes enregistrées.

1.1 - Relation entre Vénus Qualité et Vénus Vitesses

Cette relation est utile pour compléter les cotes du capteur Vénus Qualité à partir descotes mesurées à Vénus Vitesses, et pour passer d'un système d'échelles à l'autre.

Nous obtenons (voir figure nO 2) :

VQ = 1.02 VV - 182.2VV= 0.963 VQ + 183.5

(r = 0.991,0' = 6 cm)(r = 0.991,0' = 5 cm)

Nous constatons que l'on peut facilement déduire les niveaux à l'échelle de la stationVénus Vitesses des niveaux à l'échelle de Vénus Qualité, en ajoutant 183 cm.

Corrélation Vénus Qualité· Vénus Vitesses

SOO ...----------,--------,------...----------,-----------,

450 +-------+------+------+------+~ ,:::::....:..-----I

Ê.& 400 +-------+------+------+---.-~--=-----+--------I..,:t::iiB!l 350 +- --+ -+----..~.IIIC..---+------+--------1

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~

250

650600550SOO450200 +-------+------+------+------+------1

400

Cotes à Vénus Vitesses (cm)

Figure nO 2


Etude Hydrologique de la crique Vénus ORsrOM

1.2 - Relation entre Vénus Qualité et Petit Saut Aval

Cette relation est utile pour reconstituer des cotes au niveau de la crique Vénus,connaissant les cotes à Petit Saut. Nous obtenons la régression linéaire suivante (figure nO 3) :

VQ = 0.601 PS + 128.5 (r = 0.963, cr = Il cm)

Corrélation Petit Saut - Vénus Qualité

500 .,.__-----r-------r--~.,.__--__.__--___r---,.__--..___--___._--_____,

•450 +----+----+---+----+----+--....::.-+--.--+.&---;;>"",~+----i

Ê~ 400-II •;t::

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. ., 350:::lC •~-II.,

300~()

250 +-----+-:,.

600550soo450400350300250 .200200 +----+----+---+----+-----+---+----+-----+-----1

150

Cotes à Petit Saut (cm)

Figure nO 3

On remarquera qu'en basses eaux, une bonne partie de la dispersion provient des cyclesde marées de 14 jours (vives eaux - mortes eaux). En vives eaux, les zones inondées stockentplus d'eau qu'en mortes eaux. Cette eau est restituée lentement, ce qui a pour effet de gonflerlégèrement les niveaux à marée basse. Il serait possible d'affiner la corrélation en modélisantcet effet.

1.3 - Régime de variation des niveaux de la crique Vénus

Grâce à cette relation entre Vénus Qualité et Petit Saut, nous avons pu reconstituer descotes au niveau de la crique Vénus, de 1969 à 1993 (les cotes 1994-1995 ayant été mesuréesdirectement).

Nous pouvons ainsi calculer pour la crique Vénus et pour chaque année les durées oùles cotes ont été supérieures à certains seuils, sur la période 1969-1995.

Nous présentons également pour chacun des seuils les fréquences de dépassement pourchacun des jours de l'année, calculées sur les 25 années reconstituées.



Crique Vénus (qualité)Durées correspondant à des cotes supérieures à 300 cm

366

-

-

--. --r-- --

336

--

-

~-- ----~ -

-

f--

305

- - ~ ---+-----1

275

- -

244

r-- -- -

214183153

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--+---t----t---+---t----t---+---- .- .

1996 ~--,.----.------,.----"-------'r------'----r-----'----r------,-----,-------,

19951994 1-1993 - - - - -+----l----l---+---+---+---1992 f-- +----l---+---+--- 1--1991 - - - r- ---19901989 ~---+----I_--+__--+__-____1I__-___l---+---1988 - - - -1987 !---1986 - - - -- - -1985 ~.-- --- •1984 - -1983 r-- - - --t----t---+---t-- -1982 -- - --- •1981 - - - ----+--1980 _. -~ ----I----l---+---+---+__-1979!-- -~

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o 31 61 92 122

Figure nO 4

Crique Vénus, 1969 -1993Fréquence d'observation des cotes supérieures à 300 cm au long de l'année

100% ,----------------"TT...............-,...............,.....----,.--------------------,

366338305275244214183153122926131

10%t--------------------------f--+--tt--I-~I-----I

30% t-------------------------w-Ik---------fll-----I

50% -I-------Ifo---------------------IIII--------------lH+t--ti

40% t------------------------I---------Hl---t-----i

20% -I-------------------------Hr--------.r---rl-----I

70% tt---tfIk---+-iH----I-iHHI-------------+--------------I

80% +-J+---- ----.--tl-A.d------------I.L\---------------I

90% -I-1------------____1Ht--------+-I4----------------I

60% if---Irf--tr-'......+--f-wl-----------------iI''r-----------T""''I-ri

Figure nO 5




- - -

-- -

-- ---

336 366

-- - -

- --

-1-

305275

1996 ,----.,.---'-------r---,-----,-----,----r---r---,----,------.,.----,------,199519941993 -- - - --t----t----t----1992 -- -- 1-1991 - - 1-19901989 -j---+---+-1988 -19871986 - -- - - -1--1985 • .-----1984 • --1983 ------+----+1982 -1981 ----1980 - - ----+---+-----41979 - ~ -- -- - -- -1- -1978 -1-- - - -- -'- --- -19n ~

1976 -+----+----+----+----+---+-1975 - 1- •1974 - -1-- - - --1973 1- - - -- -1972 - ---t----+-1971 1----+----+----+---+---t----1r--1970 1- ---1969 --- - -- -1968 +---+----1----1----+----+---1----+---+----1---+----1------1

o 31 61 92 122 153 183 214 244

Figure n° 6

Crique Vénus, 1969 ·1993Fréquence d'observation des cotes supérieures à 350 cm au long de l'année

100% ,-----------------------------------------,

9O%+-----------------j~Hr__Ill___-------------------___l

80% +--------------f+----......--I..---------------------I

70% +----------------A-f-.,.-------l--A-------------------I

6O%+---------......--II-f-I'--\f-----------I-------------------I

50% i-:tt----+---t---1HIlt-----------+------------------1

40% fU--.:Iirrll+1'"'""-f-I'1-1IIft--r------------""""-lh-------------------l

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o

Figure nO 7




366

-

305 336275244214

--

183153

--1---

- - - f-I---

--+---- -

---+--- --

122

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-

- -1---- f-----

92

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--

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- -

61

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31

1996 -r---..,---..,---..,---...,------..,---..,---..,---..,---..,....---...,------....------,199519941993199219911990 --1---1989 -- ~ -f1988198719861985198419831982198119801979 1-197819n 1---1976 - -- ,..-- - 1--- -1-- ---l----+----+----+19751974 -- - - 197319721971197019691968 +---+---+---+----I---+---+---+---+---+----I---+--~

o

Figure n° 8

Crique Vénus, 1969 -1993Fréquence d'observation des cotes supérIeures à 400 cm au long de l'année

100% r-------------------------------,....------,

90% t---------------------------------------1

80% +-------------------------------------1

366336305275244214163153122926131

10% +-----I------l~---------------Ijf_H_-----------__HlAI::....t_\.f.l

20% HI--I.-hrW-tnHIfH-\l-fS--------------"IHrlr---------------~.,j

30% H-H----t---It-+--ft---J--------Hl-------------------I

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70%t--------------4I-IH-lAI-------------------------I

40% +--y----------1-h1-H'~I-fI-----Hr_------------------I

Figure n° 9

Laboratoire d'Hyqrologie de Cayenne, Juin 95 . - 8 -

Etude Hydrologique de la crique Vénus OR5TOM


366336305275244214183

-

1---- -

153

--f-- -

--

122

--

-1-- --- r-- ----- -

- - -+----t--

-- --t----t---t_

92

---1----1----

-- -,....--- - ---"-- --- -,

61

1996 .---.---.---~--~--.---.---.---r---r---r---r-----,199519941993199219911990 r-19891988198719861985198419831982198119801979 -197819n1976 - - -1- 19751974 - - 19731972197119701969 -1968 +_--+---+----I---+---~---+_--+_--+_--+_--+_--+_-~

o 31

Figure nO 10

Crique Vénus, 1969 -1993Fréquence d'observation des cotes supérieures à 450 cm au long de l'année

100% ....---------------------------------------,

90% +----------------------------------------1

80% +---------------------------------------..1

70% t---------------------------------------\

60%+-------------..,......--------------------------1

366336305275244214183153122926131O%-l-I'--+---+----+----+----+----+-----;L----"''+---_+_--.......---4---II...........,

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20% tf--tr---r--Jl-........--r--t----L.it--'lt------If-\1,----------------------\

Figure n° Il

Laboratoire d'Hydrologie de Cayenne, Juin 95 -9-



ORSTOM

199619951994199319921991 . - f-1990 ,.... --f-1989 - --- - - - -1988 -1987198619851984 -- -1983 . -1982 . - -198119801979 -197819n -1976 -1975 ~ -1974 -197319721971 -- f- -197019691968

0 31 61 92 122 153 183 214 244 275 305 336 366

Figure nO 12

1 J 1

1 • 1 J "ah~

1. •• .... nlU"f

InJ ~ ln A

n1lJ\r1V)lfIJ ~~ •• u ri'rl. n J\ lU J\•

Crique Vénus, 1969 ·1993Fréquence d'observation des cotes supérieures à 500 cm au long de l'année- ,

100%

90%

80%

70%

60%

50%

40%

30%

20%

10%

0%o 31 81 92 122 153 183 214 244 275 305 336 366

Figure nO 13



1.4 - Modifications des niveaux induites par le barrage

OR5rOM

L'effet du barrage sur les niveaux de la crique Vénus apparaît déjà clairement pourl'année 1994 sur les graphes présentant les durées d'observation de niveaux supérieurs à uncertain seuil.

Afin de mieux visualiser l'effet du barrage durant la période de mise en eau, il nous aparu intéressant de chercher à reconstituer les niveaux que l'on aurait observé à Petit Saut Avalet à Vénus Qualité en régime naturel. Pour cela, nous avons d'abord reconstitué pour lesannées 94-95 une série de cotes à Petit Saut Aval en utilisant la corrélation établie sur lapériode 90-93 entre Petit Saut et les stations amont de Saut Dalles et de Saut l'Autel. Cettecorrélation est la suivante (voir figure nO 14) :

PS = 1.232 x (Sn + SL) - 104.8 (r = 0.951, 0= 37 cm)

Cette corrélation n'est pas excellente, surtout pour les fortes valeurs (les stations amontcontrôlent moins de la moitié du bassin versant), mais donne une idée vraisemblable sinonexacte des niveaux que l'on observerait à Petit Saut Aval en l'absence de barrage.

Corrélation entre Petit Saut Aval et Saut Dalles + Saut l'Autel

900

800

700

Ê..!:!-l 600Cl::i.. SOOen:t::~Il. 400...~u

300

200

100100 200 300 500 600 700

•

BOO 900

Cote Saut Dalles + Cotes Saut l'Autel (cm)

Figure nO 14

Laboratoire d 'Hydrologie de Cayenne, Juin 95 - 11 --


Cette corrélation pennet de reconstituer les niveaux que l'on aurait observé à Petit Sauten l'absence du barrage, et de les comparer aux niveaux réellement observés (figure nO 15). Ledébit moyen sur l'année du fleuve Sinnamary à Petit Saut en régime naturel peut ainsi êtreévalué, il aurait été de l'ordre de 230 m3/s, valeur très proche de la médiane calculée sur lapériode 1969-1993 (240 m3/s).

Sinnamary à Petit Saut - Iimnigramme 94

1000

900

800ii.

. i ~

,Ê 700~

;l,:~ l'!

JI 600œs:.tl ~/

"- 500...al

8 400

300

200

100Jan Fév

Max.69-93 r-------,. Méd.69-93

..... Min.69-93

--Naturel?-Observé

Mar Avr Mai Juin Juil Aoû Sep oct Nov Déc

Figure nO 15

et en procédant de même pour la crique Vénus (voir figure nO 16) :

Sinnamary à Crique Vénus - Iimnlgramme 94

·550 -,--------------------------------,

500

450Ê~

JI 400

1:; 350Il

8300

250

--Observé--Naturel?

Jan Fév Mar Avr Mai Juin Juil Aoû Sep Oct Nov Déc

Figure n° 16

Durant l'année 1994, la réduction des niveaux est surtout sensible sur la périodeJanvier - Juin, qui correspond à la majeure partie de la saison des pluies.

Laboratoire d'Hydrologie de Cayenne, Juin 95. - 12 -

Etude Hydrologique de la crique VénUs

2 - ETUDE DES VITESSES SUR LA CRIQUE VENUS

2.1 - Mesures disponibles et étalonnage du capteur de vitesses

OR5TOM

La station de mesure des vitesses, installée fin 93 sur la crique Vénus, a enregistrédepuis cette date (avec quelques lacunes) les vitesses du courant dans la crique Vénus àproximité de sa confluence avec le fleuve Sinnamary. Le pas de temps de l'enregistrement étaitfixé à 10 mn, mais les données ont été moyennées au pas de temps d'une heure.

Cette station comporte 2 capteurs, l'un à 50 cm du fond et le deuxième initialement ensurface, puis pour cause de défaillance du système de flotteur à environ 80 cm du fond.

Douze mesures de débit permettent d'obtenir une première idée de l'étalonnage descapteurs. Le but de cet étalonnage est de rattacher la vitesse mesurée par le capteur (moyennéesur une heure) à la vitesse moyenne sur la section de la rivière. Nous avons obtenu:

Date Cote Section Débit Vitesse moyenne Vitesse capteur(cm) (m2) (m3/s) (cm/s) (cm/s)

21/03/9414:15 495 38.5 2.2 6 521/03/9414:55 488 42.0 2.9 7 621/04/94 16:30 535 47.5 34.3 72 6821/04/94 17:20 530 50.0 36.3 73 7522/04/94 08: 10 500 42.3 15.4 36 3522/04/94 09:45 483 37.9 13.8 36 5022/04/94 12:00 463 33.9 14.3 42 5922/06/95 15:47 595 57.9 11.5 20 2422/06/95 17:45 572 55.2 9.2 17 2323/06/95 07:39 666 87.6 2.6 2 123/06/95 Il :03 660 82.2 8.6 10 1523/06/95 ·12:46 632 63.8 9.4 15 15

On constate une bonne adéquation entre les vitesses mesurées par le capteur du fond etles vitesses moyennes mesurées pour les 5 premières mesures. Pour les deux mesuressuivantes, il faudrait diviser les vitesses données par le capteur par un coefficient de 1.5 environpour retrouver les vitesses mesurées. Il est vrai qu'un nettoyage de la section a été effectué le22/4/94 entre 8h et lOh. Ce nettoyage semble avoir causé une perturbation de l'étalonnage ducapteur vitesses. Enfin pour la campagne de jaugeages des 22 et 23 Juin 95, les vitesses ducapteur sont assez voisines des vitesses mesurées. Cela illustre bien la difficulté d'obtenir unétalonnage précis de ce type de capteur en conditions naturelles, lorsque des branches ouobstacles divers peuvent modifier ponctuellement le profil des vitesses. Il est certain que pourobtenir une estimation précise des vitesses, il faudrait procéder à un étalonnage beaucoup plusélaboré du capteur, en explorant toute la gamme des vitesses y compris les vitesses négatives.

Afin de présenter malgré tout un ordre de grandeur des vitesses, nous avions considérédans un premier temps que le capteur représentait à peu près les vitesses moyennes sur lasection mouillée. Toutefois le calcul des débits basé sur cette hypothèse conduisait à desvaleurs manifestement surestimées, puisque l'on obtenait une lame écoulée du même ordre degrandeur que la lame précipitée. Nous avons donc préféré adopter un coefficient de réductionde 1.5 des vitesses du capteur, basé sur les 2 dernières mesures de débit.



2.2 - Analyse du régime de variation des vitesses

Le régime hydrologique de la crique Vénus à proximité de sa confluence avec le fleuveSinnamary est particulièrement complexe, puisque les niveaux y dépendent :

• des ondes de crue descendant le fleuve Sinnamary• des ondes de marée bi-journalières remontant de fleuve Sinnamary• des crues de la crique Vénus elle-même

Les enregistrements de cotes et de vitesses, reliés aux débits du fleuve, permettent dedistinguer plusieurs régimes de fonctionnement de la crique Vénus, comme le montreclairement le graphe comparatif présenté à la figure n° 17.

Crique Vénus au niveau de la confluenceExemple de fonctionnement hydrologique

01/01/9522112/9412/1219402/1219422/11/9412/11/9402/11/94

650 .___---___r----.___---~---_.___---___r----.___---__,

600 +------+------+------+---Fi:t!-~:.1!~550 +-----:iIt

500

450

400 +------+----+-----+--1--='--+++------+-----+-------1

350 +---r--~~____:_:_:___:_'"-:-1__--W----.:-W----~----+_---___.j

300 +--'------1.•.-•... _. Débits du Sinnamary (m3ls)

250 +--'------1 f----I-+------+f-!'---+----f-------+------I- Vitesses Crique Vénus (cmls)

200 l-L---,---.....:..--~---.:..J--11--4-~~-I---I---1

150 +------+----+------+-+----+-----\---+-----+-------1

100 +---~.::::::::~==--~of=====F~---+---~-+--4_:F===H'''=-------1

5O+-----1-----+-----j-----+-----1----,1I4,----HfJ,;,-------1

0~1#/JtI.W#A~\#JWWr#,(J{J/JP/JIfMtt\~rwf(4~~~!!l.JY!.~~~~wL-...!J:Jjf.~~L----1

-50 +------+----+------+-----+------+----+-------123/10194

Figure n° 17

2.2.1 - Fleuve à 100 m3/s et crique en étiage (23/10 au 22/11/94)

Les niveaux de la crique Vénus sont imposés par la marée. Le marnage bi-journalierdépend de l'amplitude de la marée et peut atteindre 1.30 m en période de marées de viveseaux. Il est intéressant de constater un gonflement des niveaux mesurés au moment de lamarée basse (courbe enveloppe Mini des cotes) lors des marées de vives eaux. Cela traduitprobablement un stockage d'eau dans les zones inondées du fleuve lors des fortes maréeshautes, stockage qui ne se vidange totalement que lorsque les marées sont devenues plusfaibles, en période de mortes eaux.

Les vitesses dans la crique Vénus sont générées principalement par les mouvements destockage - déstockage dus à la marée. Le débit de la crique étant faible, l'eau du fleuve peutremonter la crique pour en ressortir à marée descendante. Les vitesses restent faibles tant qu'iln'y a pas de crue sur la crique (de l'ordre de plus ou moins 20 cm/s).

Laboratoire d'Hydrologie de Cayenne, Juin 95 - 14-


2.2.2 - Fleuve à 400 m3/s et crique en étiage (22/11 au 2/12/94)

ORSTOM

Le passage d'un débit de 100 m3/s à 400 m3/s sur le fleuve provoque une montée descotes de la crique de près de 2 m pour les niveaux à marée basse. L'amplitude du marnage dûà la marée devient faible, et ne crée plus de vitesses dans la crique. Les variations de vitessesdans la crique durant cette période sont donc dues au passage de faibles crues. Après la phasede montée des eaux, on n'observe plus de vitesses négatives, le niveau du fleuve ne variantplus suffisamment pour créer des mouvements de flux et reflux dans la crique.

2.2.3 - Fleuve à 100 m3/s et crique en crue (après le 12/12/94)

Le niveau du fleuve étant stabilisé à une cote relativement basse, les crues sur la criqueVénus provoquent une augmentation assez nette des vitesses, qui peuvent atteindre 1 mis pourdes crues moyennes. On notera que la station étant installée à proximité directe de laconfluence avec le fleuve Sinnamary, les cotes mesurées sur la crique Vénus sont aussireprésentatives des cotes du fleuve. On constate que la crue sur la crique Vénus (et sur lesbassins voisins) provoque une nette augmentation de niveau du fleuve, qui est sensible jusqu'àPetit Saut.

2.2.4 - Conclusions

La partie aval de la crique Vénus constitue une zone dont l'hydrologie et en particulierles niveaux sont fortement influencés par la marée lorsque le fleuve est bas. L'influence de lamarée diminue lorsque le débit du fleuve augmente, et s'annule presque lorsque le fleuveatteint un débit voisin de 400 m3/s (correspondant à une cote voisine de 500 cm à Petit SautAval).

Les vitesses de la crique sont nettement plus liées que les niveaux aux débits enprovenance du bassin amont de la crique Vénus. Il existe certes un « bruit de fond)} sur lesvitesses dû essentiellement au flux et reflux provoqués par les ondes de marée ou de crue, quipeut conduire à des variations de vitesse de l'ordre de 50 cm/s en valeur absolue. Cependant,l'obtention de vitesses supérieures à 50 cmls traduit toujours la présence de crues sur la criqueVénus.

En cas de crue sur la crique Vénus, les vitesses mesurées dépendront toutefois dans unecertaine mesure du niveau du fleuve au moment de la crue. Si le niveau du fleuve est élevé, ilexiste plusieurs facteurs susceptibles de freiner les vitesses sur la crique:

• les sections mouillées au niveau de la crique seront cl' autant plus grandes que le fleuve estélevé, et le même débit transitant dans une section plus importante conduira à de vitessesplus faibles.

• lorsque le niveau monte, on observe la création de vastes zones inondées. Une cruesurvenant sur la crique Vénus pourra alors s'étaler dans les zones inondées, ce quidiminuera son débit de pointe.

Si par contre le niveau du fleuve est bas lorsque survient une crue sur la crique Vénus(comme c'est le cas général depuis la mise en eau du barrage de Petit Saut), le débit doittransiter dans des sections mouillées faibles, ce qui peut conduire à des vitesses élevées.

-------------,...--------------------------~ .- .Laboratoire d'Hydrologie de Cayenne, Juin 95 - 15 -


2.3 - Résultats des mesures des vitesses

OR5TOM

Le graphique suivant (figure nO 18) donne la répartition des vitesses maximajournalières mesurées par le capteur (non corrigées par le coefficient de 1.5), en fonction dutemps.

Crique VénusVitesses Maxl Journalières

-

- A

.A AV ~~~ 111n I\~~ ~JI \r\A~ ~ ~..,

1 'II~V~ Vv

v l" \)IWI'~'" 'W'IJ ""'IJ-~ l'V~

140

120

100

"iii'è 80.!:!.litIllitlit

60Il

5

40

20

o01/01/94 02/03194 02/05/94 01/07/94 31/08194 31/10/94 30/12/94 01/03195 30/04/95

Figure n° 18

Laboratoire d'Hydrologie de Cayenne, Juin 95. - 16-

Etude Hydrologique de la crique Vénus OR8TOM

3 - ETUDE DES DEBITS DE LA CRIQUE VENUS

3.1- Mode de calcul des débits

Connaissant à chaque moment la vitesse moyenne dans la section et la cote, on peutfacilement imaginer d'utiliser la cote pour calculer la section mouillée et pour obtenir desdébits.

La relation Cote - Section mouillée a été déduite des profils en travers réalisés lors desjaugeages. On obtient le graphique de la figure 19, qui donne la section mouillée en fonctionde la cote à l'échelle de la station des vitesses. Pour les cotes supérieures à 400 cm, on peutsans commettre une grosse erreur assimiler la courbe Cote - Section à une droite d'équation:

Section = 0.2125 Cote - 64.75

Crique Vénus: Section mouillée en fonction duniveau

800600400200

•

1)V

.I?

li...{0.00

o

20.00

120.00

40.00

60.00

80.00

100.00

Figure nO 19



Les vitesses moyennes sur la section mouillée ont été calculées en appliquant auvitesses mesurées parle capteur un coefficient de réduction de 1. 5 (comme indiqué auparagraphe 2.1). Nous pouvons ainsi obtenir une estimation des débits de la crique Vénus surla période observée, comme le montre le graphique suivant (figure n° 20) :

Crique VénusDébits Moyens Journaliers

40

25

L Il .~ ~ 1 .1

l' WVv \ \J~ ''\I~~~-fi \ V~~l~

45

35

30

20

Dé15

10

5

o01/01/94 02/03194 02/05194 01/07/94 31/08194 31/10194 30/12/94 01/03195 30/04/95

Figure n° 20

N.B.: on peut être surpris de constater une brusque baisse du débit d'étiage le 10/10/94, quiparaîtrait impossible sur une rivière ordinaire. Cette baisse est due en fait à une brusquemontée des eaux à Petit Saut Aval, qui a entraîné ce jour là une inversion des courants dans lacrique Vénus pendant une bonne partie de la journée, diminuant ainsi artificiellement le débitjournalier. La remontée de débit que l'on constate le jour suivant consiste en la restitution aufleuve d'une partie de l'eau stockée le jour précédent.

3.2 - Discussion du résultat du calcul des débits

Le calcul des débits fait précédemment en appliquant aux vitesses un coefficient deréduction de 1.5 conduit pour l'année 94 à un débit moyen annuel de 4.66 m3/s. Ce chiffreparait un peu élevé mais pas impossible. En effet, un débit moyen de 4.66 m3/s sur un bassinde 69 krn2 correspond à une lame écoulée de 2130 mm. Or nous avons mesuré pour l'année94 une pluie annuelle de 3335 mm à Petit Saut. En supposant que la pluie reçue par le bassinde la crique Vénus soit identique à celle de Petit Saut, le déficit d'écoulement serait alors de1200 mm environ. Cette valeur est inférieure à la valeur moyenne du déficit d'écoulementcalculé pour la Guyane, qui serait de l'ordre de 1450 mm, mais il est possible que la pluie sur labassin de la crique Vénus ait été un peu plus forte qu'à Petit Saut.

Laboratoire d'Hydrologie de Cayenne, Juin 95 - 18 - .


Il nous a paru intéressant de comparer les débits calculés sur la crique Vénus avec lesdébits de la crique Toussaint. La crique Toussaint est un affluent de rive gauche du fleuvedont la confluence se situe à peu de distance à l'amont de la ville de Sinnamary. Elle est suiviepar l'ORSTOM depuis 1988, et l'on y connaît les débits avec une assez bonne précision,puisque la relation Hauteur - Débit n'y est pas influencée par la marée. Les caractéristiquesdes 2 bassins sont résumées dans le tableau suivant:

Nom du Bassin Superficie Débit 1994 Débit spécifiqueCrique Vénus 69 krn2 4.66 m3/s 67.5 Vs/km2

Crique Toussaint 56 krn2 3.00 m3/s 53.5 Vs/km2

Une comparaison graphique des débits entre les 2 bassins, donnée à la figure nO 21,montre que les débits de la crique Vénus sont nettement supérieurs à ceux de la criqueToussaint en période d'étiage. Cela peut traduire le fait que les zones marécageuses de lacrique Vénus stockent une partie de l'eau qui les alimente lors des crues du fleuve Sinnamary,pour la restituer ensuite lentement, ce qui a pour effet de soutenir le débit d'étiage. Les fortesdifférences constatées nous amènent toutefois à nous interroger sur l'étalonnage de notrecapteur de vitesses, surtout dans la mesure des débits négatifs. Il nous faudra une campagnede mesures de terrain supplémentaire en étiage pour préciser ce point.

ComparaIson des débits de CrIque Vénus et de CrIque Toussaint

30/04/9501/03/9530/1219431/10/9431/0819401/07/9402/0519402/03194

- Débits crique Vénus

- Débits crique Toussaint

1,1 1

J J\ Ilr 1

\~.1

!, ' 1

~ 11 ! 'i .. ;

jlJj U~~\k ~~ ~.~..~ r\J .

If~ 1ttJ.~ t " ,dA ~~I.,v~~}p.W~'f .'\."i il\.,- :v .""" .' _1" '~~",J r\) - --. , ...

5

o01/01/94

10

15

20

30

45

35

40

25

Figure n° 21

Ce graphe nous montre par contre une bonne ressemblance qualitative entre les 2criques (les crues sont généralement simultanées, et leurs amplitudes comparables), prouvantque le régime des crues est assez bien reconstitué par notre méthode de calcul.



4 - ESTIMATION DES APPORTS A L'AVAL DE PETIT SAUT

ORSTOM

A partir des débits calculés pour la crique Vénus et la crique Toussaint, il est possiblede réaliser une estimation grossière des débits du bassin versant du fleuve Sinnamary situé àl'aval de Petit Saut.

Les superficies des bassins versants à l'aval du barrage de Petit Saut sont les suivantes:

Petit Saut - Pont de Sinnamary·Crique VénusCrique Toussaint

530 km269km256km2

Les criques Vénus et Toussaint contrôlent donc 125 km2 sur 530 km2. En multipliantla somme des débits de Vénus et Toussaint par le rapport des surfaces des bassins, nousobtenons un ordre de grandeur des débits des affluents du Sinnamary à l'aval de Petit Saut.Nous avons également calculé les débits en fonction des résultats de la crique Toussaint seule,étant donné le doute qui subsiste sur l'étalonnage du capteur de vitesses de Vénus. Nousavons résumé les résultats dans le tableau suivant:

Mois Débit Petit Saut Débit Bassin Aval Débit Bassin Aval= f (Vénus + Toussaint) = f (Toussaint)

(m3/s) (m3/s) (m3/s)Janvier 94 135 30 22Février 94 177 35 30Mars 94 102 21 18Avril 94 107 58 55Mai 94 106 50 45Juin 94 165 62 65Juillet 94 205 45 60Août 94 175 21 17Septembre 94 116 12 6Octobre 94 145 9 3Novembre 94 181 15 9Décembre 94 137 30 22Janvier 95 107 16 8Février 95 103 9 3Mars 95 121 14 4

Les deux estimations foufIÙssent des résultats assez comparables en saison des pluies,alors que les débits estimés à partir de la crique Toussaint seule sont assez nettement inférieursen période d'étiage.

Nous pouvons constater que pour certains mois de saison des pluies, le débit du bassinversant à l'aval de la retenue arrive à représenter près de 50% du débit lâché par le barrage.Ces apports de l'aval du bassin jouent sans doute un rôle important sur la qualité de l'eau auniveau de l'estuaire, rôle qui n'avait peut-être pas bien été apprécié jusqu'à présent.

Laboratoire d'Hydrologie de Cayenne, Juin 95 . - 20-


CONCLUSION

ORSTOM

Le dispositif installé par l'ORSTOM au voisinage de la crique Vénus a permis une bienmeilleure compréhension du régime hydrologique de cet affluent du Sinnamary. En particulier,de nombreuses connaissances nouvelles ont été acquises:

• une relation entre les niveaux de la ligne d'eau à Petit Saut Aval et sur la crique Vénus a puêtre établie. Cette relation a pernùs de connaître le régime « naturel» de variation desniveaux de la crique Vénus, et d'évaluer les modifications apportées dans la phase de miseen eau du barrage. Il serait possible de réaliser une simulation du futur régime de variationdes niveaux si l'on connaissait les règles de gestion du barrage qui vont être retenues parEDF en phase d'exploitation.

• la mesure des vitesses du courant sur la crique Vénus a permis de mieux connaître ceparamètre. Une augmentation des vitesses dans la crique Vénus du fait du maintien dufleuve à un niveau assez bas a pu être mise en évidence.

• il a été possible d'estimer les débits de la crique Vénus sur la période de remplissage de laretenue, même si des doutes subsistent sur les valeurs de ces débits. Des valeurs plusprécises devraient pouvoir être obtenues en procédant à un étalonnage soigneux du capteurdans toute sa gamme de vitesses, y compris les vitesses négatives (de l'aval vers l'amont).

• l'utilisation d'un capteur permettant la mesure des vitesses semble une méthodeprometteuse pour l'évaluation des débits des rivières soumises à marée ou perturbées par lescrues d'une rivière plus importante.


régime hydrologique de la crique vénus

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