Impacts des ouvrages hydrauliques sur le bassin versant

Impacts causés par la construction des ouvrages hydrauliques

La construction d'ouvrages hydrauliques génère des changements physiques dans le bassin versant. Par exemple, la construction d'un barrage sur une rivière et la formation d'un réservoir entraînent des impacts et des effets sur les aspects climatiques et hydrologiques, comme décrit ci-dessous.

1. Impact du changement climatique

Au niveau macro, l'effet isolé d'un barrage sur le climat régional peut être négligeable, car les composantes principales du climat régional et de ses variations saisonnières et annuelles sont déterminées par le mouvement général de la circulation atmosphérique. À l'échelle du microclimat local, les effets sont limités aux zones limitrophes du réservoir et provoquent de petits changements dans les variables climatiques telles que la température, l'humidité relative, les précipitations, le vent et la nébulosité.

a) Température

Selon les résultats obtenus pour les réservoirs Jupiá–Ilha Solteira (Tarifa, J.R., 1981), la température semble être l'élément climatique qui subit les changements majeurs liés à l'action du réservoir, en particulier les extrêmes, dont les valeurs ont tendance à s'aplatir. On observe souvent une légère réduction de l'amplitude de la température journalière, mensuelle et annuelle.

b) Humidité relative (RH)

Une analyse concernant la variation de l'humidité relative dans la microrégion du barrage d'Itaipu (Brésil) (Tarifa, J.R., 1981) a montré que les moyennes journalières — avec des pointes le matin (~95 %) et des valeurs plus faibles l'après-midi (~65 %) mesurées dans la période précédant la formation du réservoir — étaient légèrement supérieures aux valeurs obtenues après la formation du réservoir. Cela s'explique par une augmentation de l'évaporation à la surface liquide, entraînant une hausse de l'humidité dans la couche limite d'air en contact avec le niveau d'eau du réservoir et par l'effet du vent. On prévoit qu'à proximité du réservoir, le nombre de jours avec rosée augmente, ce qui favorise l'incubation et la propagation de maladies et de ravageurs des cultures et des animaux dans la région.

c) Précipitations

Les résultats de plusieurs études ne montrent pas de changement significatif dans la valeur totale des précipitations annuelles après la formation du réservoir. Toutefois, en période froide et sèche, il semble y avoir une légère augmentation des précipitations moyennes; ce phénomène peut être expliqué par la formation possible de brouillard les matins froids et par l'humidité accrue résultant de précipitations sous forme de bruine.

d) Vent

Le changement de rugosité de la surface inondée provoque des modifications du profil vertical du vent. En général, la diminution de la rugosité de surface se traduit par une augmentation de la vitesse du vent. En outre, les altérations de l'équilibre du rayonnement solaire et l'action de vents faibles peuvent induire un mécanisme de brise. Dans un grand plan d'eau, le vent souffle vers la terre pendant la journée (brise de lac) et vers le lac la nuit (brise de terre). Quand la brise commence à souffler du lac, la température baisse, l'humidité augmente et le front de vent se déplace sur la terre comme un front frais. Selon Yoshino (1975), entre la zone contrôlée par la brise du lac et les zones adjacentes exemptes de cet effet, la différence de température peut atteindre jusqu'à 4 °C. Un effet significatif de cette situation est la formation possible de vagues (rides) sur le lac, et la présence d'un changement de température peut être inconfortable pour les populations riveraines.

e) Nébulosité

Les brumes, produit de l'évaporation, sont plus intenses pendant l'hiver lorsque de l'air froid passe sur une surface d'eau plus chaude. L'humidité véhiculée par évaporation, couplée à l'air froid, provoque une condensation jusqu'à saturation. Ces brumes sont concentrées dans les parties basses (vallées) et le secteur le plus affecté est généralement celui situé dans la direction des vents dominants.

Prévisions : influence des précipitations sur le débit

Le type, l'intensité et la distribution des précipitations influencent fortement la variation du débit d'une rivière. Les paragraphes suivants détaillent les principaux facteurs hydrologiques à considérer.

a) Type de précipitation

La forme de la précipitation est d'une grande importance pour la variation du débit. Par exemple, une pluie intense affecte presque immédiatement l'écoulement, tandis que les précipitations neigeuses n'affecteront le débit qu'après fusion, si la température le permet.

b) Intensité de la pluie

Lorsque l'intensité des précipitations dépasse le taux d'infiltration du sol, du ruissellement de surface se produit. Plus l'intensité des précipitations est élevée, plus le débit d'écoulement augmente. Après avoir dépassé la capacité d'infiltration, le ruissellement de surface augmente rapidement avec l'intensité des précipitations. Toutefois, l'augmentation du débit fluvial n'est pas proportionnelle à l'augmentation des pluies en raison des délais causés par le processus d'accumulation.

c) Durée des précipitations

Les précipitations d'une durée inférieure au temps de concentration du bassin, quelle que soit leur intensité, entraînent un ruissellement de surface ayant pratiquement la même période. En revanche, pour des pluies prolongées, la période de ruissellement sera plus élevée. Un autre effet de la durée des précipitations est la diminution progressive de la capacité d'infiltration au cours de l'événement pluvieux.

d) Répartition des précipitations dans le bassin

La répartition uniforme des précipitations sur un bassin versant est rare. Pour les petits bassins, les débits de pointe résultent souvent de précipitations de forte intensité couvrant de petites zones, tandis que pour les grands bassins, les débits de pointe se produisent pour des pluies de faible intensité couvrant de grandes surfaces. Par exemple, dans les figures 3.7a et 3.7b, les isohyètes présentent des distributions différentes malgré des totaux de précipitations similaires, ce qui donne des hydrogrammes très différents. Dans le cas de la figure 3.7a, il peut y avoir eu peu ou pas de ruissellement de surface, selon la capacité d'infiltration du sol. Dans le cas de la figure 3.7b, la capacité d'infiltration a probablement été largement dépassée dans les parties basses.

e) Direction et déplacement de la pluie

La direction selon laquelle la pluie se déplace dans le bassin par rapport à la direction d'écoulement du système de drainage influence fortement le débit de pointe et la durée du ruissellement de surface. En supposant que les intensités de pluie 1, 2 et 3 (figure 3.8) soient égales, les hydrogrammes produits par des pluies se déplaçant vers ou depuis le poste de contrôle seront très différents.

f) Précipitations et humidité initiale du sol

La teneur en humidité des couches de sol influe sur la capacité d'infiltration et détermine la possibilité d'une augmentation rapide du ruissellement. Lorsque l'humidité du sol est élevée, la capacité d'infiltration est faible et le bassin de drainage est plus sujet aux inondations. D'autre part, lorsque la teneur en humidité du sol atteint la capacité de rétention, l'eau d'infiltration atteindra la nappe phréatique. Une pluie tombant peu après un épisode précédent peut engendrer des débits de pointe considérables, tandis que la même pluie après une période sèche ne produira pas nécessairement les mêmes flux.

Une zone de forêt vierge, avec une épaisse couche de feuilles mortes, de brindilles et d'herbe, peut résister à des précipitations intenses sans que du ruissellement significatif ne se produise. En revanche, la même région, transformée en centre urbain, peut être compactée par le trafic de personnes et d'animaux ; sous la même pluie, le ruissellement de surface peut alors provoquer des inondations. De même, un champ ouvert remplacé par une couverture végétale dense peut augmenter la capacité d'infiltration du sol et réduire le ruissellement de surface.