fleuve

(latin fluvius, de fluere, couler)

Cours d'eau finissant dans la mer et souvent formé par la réunion d'un certain nombre de rivières.

GÉOGRAPHIE ET HYDROLOGIE

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À la surface des continents, les fleuves et les rivières dessinent des réseaux aux ramifications innombrables par lesquels les eaux terrestres s'écoulent soit vers les océans, pour les quatre cinquièmes d'entre elles, soit vers des dépressions intérieures, comme la cuvette du Tchad. Le modelé du relief est en grande partie leur œuvre et, dans l'environnement biophysique des espaces traversés, leur rôle est essentiel. Enfin, de temps immémorial, ils ont attiré l'homme, qui y a multiplié les aménagements nécessaires à la vie et aux activités économiques.

Un fleuve et ses affluents, les rivières, sont organisés en réseau hydrographique. Ils écoulent les pluies tombées sur une superficie terrestre appelée bassin-versant, dont les limites forment une ligne de partage des eaux.

Une rivière est un courant d'eau qui s'écoule gravitairement dans un chenal naturel, son lit, en empruntant une suite de dépressions, sa vallée, et qui se jette par une embouchure dans une autre rivière, un lac ou un fleuve

Un fleuve désigne toute rivière, quelle que soit sa puissance, qui atteint un plan d'eau terminal, un océan, une mer intérieure ou une simple dépression fermée qui fait fonction de niveau de base, général ou local. Ainsi, près de l'estuaire de la Seine, la Risle et la Touques ou, à l'est du grand Rhône, la grêle Huveaune sont des fleuves côtiers. Un fleuve est caractérisé par son débit et son régime.

Ce qui est désigné par le terme de source d'un cours d'eau (rivière ou fleuve) peut être une source au sens étroit du mot, c'est-à-dire le débouché ponctuel d'eaux souterraines, mais c'est souvent le lieu de convergence de multiples ou d'infimes ruisseaux (la Volga prend naissance dans une région de tourbières) ; ce peut être aussi un lac, comme pour le Saint-Laurent, issu des Grands Lacs américains. Le lac lui-même peut être alimenté par des sources : ainsi du lac Itasca, dans le nord-ouest du Minnesota, aux États-Unis, source du Mississippi. Maintes rivières de montagne naissent au point de fusion d'un front glaciaire, telles les branches constitutives du Rhin (Vorderrhein et Hinterrhein) et le Rhône lui-même, qui sort du glacier homonyme. Au long du chemin qu'elle emprunte ou qu'elle se fraie, c'est-à-dire son cours, la rivière reçoit des affluents, ou tributaires. La partie proche des sources est l'amont, quel que soit le relief. L'aval est du côté de l'embouchure, estuaire ou delta.

1. Une ressource capitale

Une source de vie

L'image de la circulation sanguine est fréquemment évoquée pour caractériser les réseaux hydrographiques qui, comme les artères en un corps vivant, parcourent les continents, les arrosent, les drainent, les irriguent, portant la vie en toutes leurs ramifications. Cependant, même bienfaisantes, les eaux ont aussi leurs colères : les crues terrifiantes et dévastatrices causent, aujourd'hui encore, malgré les aménagements, plus de catastrophes que les cyclones, les tremblements de terre ou les sécheresses. Ce double caractère des eaux courantes pouvait donc inspirer révérence et crainte, et même se laisser interpréter comme des visages de la divinité. Les Égyptiens rendaient un culte au Nil, à cause de la fertilité qu'il répandait dans leurs plaines ; les Scythes, au Danube, pour la vaste étendue de ses eaux ; le Tibre passait pour une des divinités protectrices de Rome.

Les cours d'eau présentent une infinité d’aspects et animent une infinité de paysages : ici, torrents impétueux et cascades au cœur des montagnes, là, filets d'eau paressant au milieu de prairies, ailleurs, voies majestueuses des grandes vallées alluviales ou parures des villes qu'ils traversent. Y vivent une multitude d'organismes vivants, de plantes, d'animaux, de bactéries, toute une flore et une faune qui contribuent, par leurs fonctions vitales, à diversifier presque à l'infini la qualité des eaux courantes.

Une ressource renouvelable

L'eau de toutes les rivières du globe, environ 1 300 km³, principale source d'approvisionnement de l'homme, n'est qu'une faible part de la réserve totale en eau de la Terre (la dix millième partie seulement). Cette faiblesse, cependant, est compensée par un rythme rapide de renouvellement, de l'ordre de treize jours, car, chaque année, les fleuves apportent en moyenne aux océans 40 000 km³ d'eau. Dans le vaste circuit, appelé cycle de l'eau, le volume de ce flux continental s'élève à peine au tiers de celui des pluies ou de la neige précipitées, source initiale de tout écoulement et dont la majeure partie retourne dans l'atmosphère sous l'effet de l'évaporation et de la transpiration des plantes.

Le climat explique, pour une large part, la très grande inégalité dans la répartition des apports fluviaux selon les différentes régions du globe. L'Amazone, sur 0,5 % des terres émergées, représente 15 % de l'écoulement mondial, et le bassin du Mississippi, qui couvre 15 % de l'Amérique du Nord, produit seulement 8,25 % des écoulements fluviaux du continent américain.

 Une distribution inégale

L'abondance moyenne est le premier critère de différenciation des cours d'eau. Elle a pour expression le module, c'est-à-dire la moyenne annuelle de tous les débits par seconde calculée sur une longue suite d'années : le calcul sur une période d'au moins trente ans permet d'obtenir une abondance moyenne « normale ».

Le module brut (Q), exprimé en m³s, augmente généralement à mesure que des affluents apportent leur tribut à l'artère principale : aux bassins les plus vastes correspondent les modules les plus forts, même si la corrélation n'est pas parfaite. Le module du Danube, par exemple, est de 1 920 m³s à Budapest, de 5 380 m³s après les confluences de la Drave, de la Tisza et de la Save, enfin de 6 450 m³s à son embouchure.

Le module spécifique (q), rapport du module brut à la superficie du bassin versant, exprimé en litres par seconde et par kilomètre carré, permet de mieux expliquer les disparités dans l'abondance. En effet, l'abondance d'un cours d'eau traduit, en une combinaison particulière, bien des traits climatiques, orographiques, géologiques, biogéographiques et même humains de l'espace drainé.

La lame d'eau écoulée (P'), ou indice d'écoulement annuel, mesurée en millimètres, est utile pour établir une comparaison directe avec la hauteur d'eau moyenne annuelle précipitée sur le bassin versant (P) ; la différence entre les deux valeurs (P − P') est le déficit d'écoulement ; leur rapport (P' / P) est le quotient d'écoulement.

De grandes disparités régionales

Contrairement au module brut, le module spécifique s'amenuise d'amont en aval – les valeurs les plus fortes sont relevées dans les petits bassins montagneux –, car en général plus un bassin s'agrandit, plus il englobe des espaces de moindre pluviosité. Le classement des plus grands fleuves mondiaux selon les différents critères en est l'illustration.

Quant aux petits bassins, ils enregistrent des débits pléthoriques dans les parties du monde les plus arrosées, montagnes et îles de la zone tropicale humide, côtes occidentales des continents aux latitudes moyennes, façade du Pacifique en Amérique du Nord, Norvège en Europe, Andes méridionales du Chili, Alpes néo-zélandaises. Dans l'île du Sud, de la Nouvelle-Zélande, le débit spécifique du fleuve Haast (bassin versant de 1 321 km²) est de 138,5 l/s/km², soit l'équivalent d'une lame d'eau écoulée de 4,40 m. À titre de comparaison, le débit spécifique de l'Arve, né au glacier du Mont-Blanc (bassin-versant de 1 654 km²), est de 43 l/s/km², c'est-à-dire une lame écoulée de 1,4 m.

2. Le régime des cours d'eau

Le module ne suffit pas à décrire toute la vie d'une rivière ou d'un fleuve avec ses variations dans le temps, c'est-à-dire son régime. Il importe, en effet, de savoir si le débit moyen annuel « normal » est dû à la succession d'années, de saisons, de jours qui se ressemblent ou à des pulsations plus ou moins brutales dans un lit souvent presque à sec.

2.1. Variabilité interannuelle de l'écoulement

Le premier type de variations en fonction du temps se rapporte aux fluctuations du module d'une année à l'autre ou d'une série d'années à une autre. Les critères utilisés sont variés : écart type et coefficient de variation ; écart absolu moyen (c'est-à-dire la moyenne des écarts entre les années considérées et le module), en d'autres termes l'hydraulicité ; rapport du débit annuel décennal le plus fort au débit décennal le plus faible ; le plus utilisé est le rapport, pour la période connue, des modules extrêmes. Ce dernier indice est très petit, de 1,2 à 2, pour les cours d'eau alimentés par des glaciers, car la rétention amortit l'irrégularité des précipitations et la fusion est réglée par la température, qui oscille assez régulièrement d'une année à l'autre.

Les cours d'eau qui bénéficient de très grosses accumulations lacustres (le Saint-Laurent : 1,4) ou souterraines (bassins karstiques) sont également très réguliers. Dans de très grands bassins, où des pluviosités ou des mises en réserve régionales peuvent se compenser, l'indice est de 2,5 à 5 (Mississippi, Amazone, Danube).

D'une manière générale, les modules spécifiques les plus faibles sont ceux qui oscillent le plus, par exemple dans les domaines subtropicaux méditerranéen ou texan, où l'indice peut largement dépasser 10 et même atteindre 50, ou encore dans les régions tropicales soumises à l'action des cyclones et dans les régions asiatiques de la mousson d'été (Godavari, en Inde : 7,6). Pour des cours d'eau non montagnards en région tempérée océanique, les chiffres sont de l'ordre de 5 à 10 (7 pour la Loire, 8 pour la Seine).

2.2. Variations saisonnières

La répartition des débits selon les mois de l'année est le plus souvent le seul trait retenu pour une classification complète des régimes, tant les alternances habituelles de hautes et de basses eaux sont apparentes et ont de conséquences pour les utilisateurs.

Les hautes et basses eaux

Pour faciliter les comparaisons, on calcule les coefficients mensuels de débit, rapports des douze débits mensuels au module ; le rapport est supérieur à 1 en période de hautes eaux, et inférieur à 1 en période de basses eaux.

De grands écarts par rapport au module, dans un sens ou dans l'autre ou dans les deux à la fois, caractérisent l'immodération dont les rivières de haute montagne, alimentées par des glaciers aux latitudes moyennes, donnent un exemple classique. Ainsi, pendant l'hiver, les coefficients mensuels les plus faibles avoisinent 0,05 et 0,10 ; les coefficients les plus élevés, de 3 à 3,5, correspondent au maximum de la fusion, en juillet dans l'hémisphère Nord, en janvier dans l'hémisphère Sud, ces écarts se reproduisant avec une grande régularité d'une année à l'autre. Des régimes saisonniers aussi fortement contrastés, avec des basses eaux confinant à l'assèchement, se rencontrent dans la zone climatique tropicale à longue saison sèche, le maximum annuel étant régulier quant à la date mais irrégulier quant aux débits.

Typologie des régimes

Les rivières du monde offrent une immense variété de fluctuations saisonnières, tant sont nombreuses les combinaisons possibles, en différents bassins, d'un grand nombre de facteurs climatiques (nature, abondance et régime des précipitations, température, évaporation), morphologiques (volume, altitude et formes du relief, nature des terrains, réserves d'eau souterraines) et biogéographiques (nature et densité du couvert végétal), qui interfèrent, comme dans tout hydrosystème.

Les régimes sont simples quand ils présentent une seule alternance annuelle de hautes et de basses eaux, que ce caractère soit dû à la prépondérance d'un mode d'alimentation ou que la combinaison de plusieurs influences leur confère une simplicité apparente. Ainsi en est-il des régimes glaciaire du Rhin alpestre, nival de plaine des fleuves sibériens, pluvial tropical du Mékong, évapo-pluvial de plaine de la Seine ou de la Tamise.

Les régimes sont dits complexes quand plusieurs phases hydrologiques se succèdent dans l'année : deux ou trois saisons d'abondance, deux saisons de pénurie, au moins relative. Quand la complexité apparaît dès la source, elle est originelle, comme dans les rivières pyrénéennes ou méditerranéennes de montagne, influencées par la neige, la pluie et l'évaporation. Quant à la plupart des grands fleuves, ils acquièrent un régime complexe changeant dans leur cours inférieur à cause de la diversité des apports successifs. Le Rhône, le Danube, le Congo en sont des exemples particulièrement représentatifs.

Au sein des ces deux grandes catégories de régimes, des types se distinguent par référence d'abord à l'influence climatique, ensuite à la situation géographique, en latitude ou en altitude ou les deux à la fois. Dans les régions chaudes, les différences thermiques saisonnières sont insignifiantes et les régimes hydrologiques sont, pour l'essentiel, calqués sur les régimes pluviométriques. Dans les régions tempérées, les fluctuations thermiques entre été et hiver règlent l'évaporation et l'évapotranspiration ainsi que les rétentions nivale et glaciaire, si bien que les régimes des cours d'eau intègrent tous les caractères régionaux et locaux d'altitude, d'exposition, d'abri, de couverture végétale, pouvant jouer un rôle déterminant dans l'alimentation.

2.3. Crues et étiages

Le dernier critère de définition des régimes consiste en l'apparition et la fréquence d'événements hydrologiques extrêmes, les crues et les étiages, qu'il ne faut pas confondre avec les hautes et les basses eaux saisonnières habituelles, même s'ils en sont parfois l'exacerbation. Ces épisodes, difficiles à prévoir, sont exceptionnels par leurs causes, leurs manifestations, leurs conséquences.

Les crues

Gonflements majeurs des cours d’eau, les crues peuvent résulter soit de paroxysmes pluviaux (de 100 à 200 mm en une heure sur 50 à 200 km², de 150 à 200 mm en quelques heures sur 2 000 km²), soit d'averses remarquables par leur durée et leur extension. Dans le premier cas, la montée des eaux est fulgurante (de 8 à 10 m en quelques heures), et le débit spécifique maximal énorme, comme au passage des cyclones tropicaux ou lors des déluges texans, japonais, ou simplement cévenols. Dans le second cas, sur des fleuves longs et de pente modérée, Mississippi, Huanghe, Amazone..., la montée est lente, le volume hydrique énorme (plusieurs milliards de mètres cubes pour le Yangzijiang), et les inondations catastrophiques. Parmi les crues mémorables, celle du Yangzijiang, en 1931, aurait noyé ou écrasé 140 000 personnes ; plus modestement, les crues de la Garonne, au printemps de 1930, celle de la Seine, à Paris, en janvier 1910, sont de ce type. Dans des régions où sévit le gel, embâcles et débâcles de glace peuvent être à l'origine d'ondes funestes, comme la célèbre crue du Danube de 1938 à Budapest. Ce même phénomène, accompagné d'une fusion nivale ou d'averses pluviales, donne lieu à des débits exceptionnels sur l'Ienisseï ou la Dvina.

Les étiages

Débits exceptionnellement faibles des cours d’eau, les étiages sont dus à des sécheresses prolongées qu'aggravent des températures élevées. En l'absence de pluie, la seule alimentation étant celle des sources, un appauvrissement des nappes souterraines au cours des années ou des saisons précédentes contribue aussi à la faiblesse des débits, ainsi que les prélèvements d'eau dans les rivières en ces périodes critiques. Les étiages s'établissent lentement. Au-dessous de débits déjà bas, la décroissance semble se faire sur une même rivière à un rythme correspondant aux caractères hydrologiques du bassin et qui apparaît dans la courbe de tarissement.

3. Le travail des cours d'eau

Parmi les forces naturelles en travail à la surface du globe, les cours d'eau sont l'une des plus puissantes.

3.1. Les transports solides

Chaque année, les cours d'eau transportent, des continents aux océans, en suspension ou en solution, une masse de sédiments de 18 milliards de tonnes, soit une moyenne de 450 grammes par mètre cube de liquide écoulé (eau et boues réunies).

Cette turbidité moyenne globale recouvre des disparités énormes, puisqu'elle oscille entre des valeurs extrêmes, de quelques dizaines de grammes par mètre cube seulement à une centaine de kilogrammes par mètre cube dans les bassins où sont réunies toutes les conditions favorables à l'ablation : fortes intensités pluviales, brutalité des crues, reliefs accidentés, fragilité des terrains, absence ou discontinuité du couvert végétal. Les records mondiaux sont atteints dans les bassins de lœss de la Chine septentrionale ou dans l'avant-pays des Andes arides et dans quelques bassins algériens et tunisiens. Les valeurs annuelles moyennes cachent également une extrême variabilité des transports solides dans le temps, proportionnellement beaucoup plus forte que celle des débits.

La charge dissoute l'emporte généralement sur la charge en suspension, pour des débits analogues, quand les bassins-versants contiennent beaucoup de roches calcaires ou gypseuses et quand ils sont situés dans des régions tempérées ou froides ; elle domine ainsi très largement sur la Seine, la Lena ou le Saint-Laurent.

3.2. L'érosion

Les fleuves et les rivières, écoulements concentrés, prennent en charge les matériaux issus des versants, à l'état dissous (carbonate de calcium, par exemple) ou de débris solides, qui, en s'entrechoquant, acquièrent un émoussé caractéristique (sables, graviers et galets). L'énergie déployée par les cours d'eau en fait de puissants agents d'érosion, dont le rôle se manifeste surtout dans le façonnement des vallées, par approfondissement du talweg (axe du fond de la vallée) et sapement latéral des berges.

La force tractrice, ou puissance brute, du cours d'eau est d'autant plus élevée que sa vitesse est rapide, celle-ci étant elle-même réglée par la pente, le débit et la géométrie du lit. Un écoulement turbulent et une forte turbidité accroissent aussi l'effet d'entraînement et de charriage, au fond du lit, des éléments les plus volumineux.

La compétence d'un cours d'eau est la charge solide maximale que celui-ci est capable de transporter. La charge, ou capacité, ou puissance limite, est la masse totale de matériaux que le courant peut transporter à la seconde par mètre de largeur ou par litre ou mètre cube d'eau. Quand la charge effective n'atteint pas la charge limite, le cours d'eau exerce sa force érosive sur son lit ; dans le cas contraire, la rivière dépose l'excédent de matériaux.

Les vallées fluviales

Selon les accélérations et les ralentissements causés par des accidents structuraux ou des crises spasmodiques de débit, la rivière fait un incessant travail d'usure, de dissolution, de transport, de tri, d'alluvionnement, qui exprime, à tout moment et en chaque secteur, l'équilibre entre la force agissante et la résistance du chenal.

Aussi le profil longitudinal est-il une succession de tronçons où le tracé et les formes du lit prennent des aspects variés. Les vallées en gorge, les fortes pentes, les matériaux grossiers, les lits rectilignes et tressés (en lacis et peu profonds) dominent généralement à l'amont. Vers l'aval se multiplient les secteurs aux larges sinuosités, méandres libres ou encaissés, les vallées aux terrasses sculptées dans des masses d'alluvions superposées, les grandes plaines d'accumulation.

Le profil transversal des vallées fluviales varie de l'amont à l'aval, passant de versants raides à des auges alluviales très évasées. En temps normal, le cours d'eau n'occupe qu'un étroit chenal, ou lit mineur, dans la vallée alluviale. Lors des crues, il peut déborder et occuper tout le fond de la vallée, ou lit majeur. Les profils transversaux présentent des formes de détail nombreuses et plus ou moins mobiles. Le lit mineur peut être encombré d'îles ou de bancs d'alluvions disparaissant sous les hautes eaux ou canalisant les débits d'étiage dans un chenal unique ou des chenaux anastomosés.

Les cours d'eau ont également tendance à régulariser leur profil longitudinal. En érodant les seuils et en alluvionnant dans les mouilles, ils tendent à acquérir un profil concave, dont la pente diminue de la source au niveau de base, représenté par la mer pour les fleuves et le point de confluence pour les rivières. Le profil d'équilibre est atteint lorsque le fleuve n'exerce plus qu'un rôle de transport. À la suite d'une reprise d'érosion, le cours d'eau s'encaisse dans ses propres alluvions, déterminant des terrasses, voire dans les structures géologiques sous-jacentes aux alluvions.

Les embouchures

Les formes dues à l'accumulation et aux forces diversement combinées des eaux marines et fluviales se répartissent en estuaires et en deltas.

Les estuaires sont caractéristiques des côtes à marées : ils s'élargissent vers l'aval, ont des dimensions en rapport avec l'organisme fluvial (100 km pour l'Amazone), et la sédimentation s'y produit sur les rives du chenal.

Les deltas se construisent quand la puissance de l'écoulement fluvial l'emporte sur celle des courants marins. Leurs avancées dans la mer présentent des formes très variées selon le nombre des chenaux et l'abondance des sédiments. Les espaces émergés peuvent couvrir des surfaces considérables, de l'ordre de 40 000 km² pour les deltas du Mississippi, de la Lena, de l'Irrawaddy, et de 80 000 km² pour le Gange. Les modelés (bourrelets de rive, bras plus ou moins abandonnés, dépressions envasées, marais et étangs) sont complexes.

4. L'aménagement des rivières

Les riverains ont aménagé les cours d'eau pour en préserver et en augmenter l'utilité, pour en corriger les insuffisances et les défauts. Aménagement des berges en plans inclinés et en quais pour prélever l'eau à boire, y pêcher ou y faire accoster des bateaux, branchements à fin de distribution de l'eau, biefs d'alimentation des moulins, balisage, canalisations et écluses, chemins de halage, digues et levées contre les débordements, dérivations vers les fossés encerclant et protégeant les villes sont très anciens.

Ce qui est nouveau, avec la révolution technique de l'époque contemporaine, c'est essentiellement un changement d'échelle des aménagements et, tout récemment, une orientation vers les loisirs et un souci de protection écologique. Les ouvrages actuels relèvent de trois grands types techniques : prélèvements et dérivations, barrages et réservoirs, rectification des lits fluviaux par endiguement, approfondissement, coupures de méandres, etc.

4.1. Les prélèvements et dérivations

Les prises d'eau pour l'irrigation et l'alimentation des agglomérations soustraient au débit de certaines rivières comme le Colorado, l'Indus, la Volga et beaucoup d'autres des volumes énormes. Ainsi, l'Èbre (Espagne) perd de ce seul fait un quart de son module et, sur le Rio Grande américano-mexicain, les prélèvements sont si intensifs que le fleuve est presque asséché à son arrivée dans le golfe du Mexique. Les transferts d'eau d'un bassin à l'autre sont illustrés par l'exemple du franchissement des Snowy Mountains (Australie) pour enrichir le Murray, au bassin aride, et cela aux dépens du Murrumbidgee, grâce à un système complexe de stations de pompage, de réservoirs et de barrages, qui produisent aussi de l'électricité.

4.2. Les barrages

L'utilisation de la « houille blanche » a été à l'origine de la multiplication et de la diversification des barrages, qui restent le meilleur moyen de régulariser le régime des cours d'eau et d'accumuler des réserves en vue de consommations ultérieures. Leurs dimensions deviennent gigantesques : à Bratsk, en Sibérie, sur l'Angara, le barrage retient 171 milliards de mètres cubes ; celui de Sanmenxia, en travers du Huanghe, 65 milliards de mètres cubes.

Les aménagements s'avancent aussi jusqu'aux embouchures pour y capter l'énergie des marées (usine de l'estuaire de la Rance, en France, implantée en 1966) ou encore pour protéger les rives contre les tempêtes (barrage sur la Tamise à Londres, en 1984, ou sur les bouches de l'Escaut, de la Meuse et du Rhin aux Pays-Bas). Au Bangladesh, à Hongkong, à Singapour, au Japon et ailleurs, des barrages sont aussi édifiés sur les embouchures pour procurer de l'eau potable, prévenir l'intrusion des eaux salées (barrages sur le fond), comme sur le Nil en été, ou encore pour constituer des espaces destinés aux sports et aux loisirs.

4.3. Les ouvrages à fins multiples

À cause de leur dimension et de leurs effets sur le milieu naturel loin des lieux d'implantation, les ouvrages, conçus d'abord dans un but particulier, sont ensuite adaptés à des fins multiples. Les fleuves et les rivières tendent à devenir des éléments majeurs de l'aménagement du territoire tout entier, comme l'a été celui, pionnier en 1933, de la Tennessee Valley Authority aux États-Unis. Dans la gestion globale des ressources que représente un cours d'eau, y compris les richesses halieutiques et les réserves en sables et granulats, tous les aspects techniques, économiques, sociaux et écologiques sont aujourd'hui pris en considération. Ainsi les grands barrages construits en amont de Paris de 1966 à 1990 par dérivation des eaux de la Seine, de la Marne et de l'Aube défendent-ils la capitale contre les crues en hiver, comme ils la protègent contre les pénuries et les pollutions en été. Ils contribuent à maintenir dans le fleuve, jusqu'à l'estuaire, un niveau suffisant pour la navigation, pour les grosses centrales thermiques et nucléaire (Nogent-sur-Seine) qui y puisent leurs eaux de refroidissement, pour satisfaire les besoins des riverains ; les trois quarts des eaux urbaines et industrielles utilisées entre Rouen et Le Havre, par exemple, sont prélevés dans le fleuve.

De plus, les vastes plans d'eau que constituent les réservoirs (4 800 ha pour le seul réservoir « Marne », qui retient 350 millions de m³) sont devenus des réserves ornithologiques et des centres de loisirs nouveaux. Le Rhône en France, le Colorado et le Missouri aux États-Unis sont aménagés selon ce principe.

La hiérarchisation des besoins et la coordination des moyens destinés à les satisfaire sont des tâches difficiles confiées à des organismes de plus en plus puissants, souvent étatiques ; ils ont à charge non plus, essentiellement, de modifier l'écoulement des cours d'eau pour en tirer le meilleur parti, mais plutôt d'adapter les besoins multiples aux ressources fluviales que dispense la nature. La connaissance quantitative et qualitative de celles-ci s'en trouve renforcée et renouvelée.

5. La potamologie

La science des cours d’eau comprend l'hydrologie fluviale (l'étude des débits et des régimes), la dynamique fluviale (l'étude des lits en rapport avec les courants fluviaux), et l'hydrométrie ; cette dernière discipline inclut notamment la mesure des débits et fournit les bases numériques indispensables.

5.1. L'hydrométrie

La mesure du débit, ou jaugeage, repose sur trois paramètres : le profil transversal du cours d'eau à l'endroit de la mesure, la hauteur de l'eau dans la rivière, qui, avec le profil, délimite la section mouillée, et la vitesse d'écoulement.

Le débit est calculé en multipliant la section mouillée par la vitesse. Celle-ci est la donnée la plus difficile à connaître, car elle n'est pas la même sur toute la largeur et la profondeur du profil. La technique de mesure la plus ancienne et la plus courante consiste à plonger dans le cours d'eau, face au courant, un moulinet hélicoïdal, puis à relever les vitesses du courant en des points nombreux sur plusieurs verticales de la section mouillée, pour calculer la vitesse moyenne. Le jaugeage est une opération longue, coûteuse, requérant un personnel spécialisé. Il ne peut être pratiqué que ponctuellement, et seulement si les eaux en crue ne sont pas répandues, au-delà des berges, dans un champ d'inondation.

Quand de nombreux jaugeages ont été pratiqués, en un site au lit stable, on établit la courbe de tarage de cette station, courbe qui exprime la corrélation entre les débits et les hauteurs d'eau dans la rivière. Ainsi sera-t-il facile ensuite, à n'importe quel moment, de connaître les valeurs de débit, grâce aux hauteurs relevées en permanence par un limnigraphe implanté sur le site.

La mesure précise et continue de la vitesse moyenne, introduite depuis peu, est un progrès considérable. Elle est obtenue soit par la méthode des ultrasons (employée sur les rivières larges et profondes), soit par la méthode électromagnétique (utilisée sur de petites rivières poissonneuses). Dans le cas de rivières turbulentes, au lit très irrégulier, les jaugeages chimiques ou par titrage donnent d'excellents résultats. Quand les débits sont très faibles, toute l'eau peut être conduite vers un déversoir spécialement étalonné. S'il est impossible d'appliquer l'une de ces méthodes, surtout en période de crues, on peut leur substituer les formules de l'hydraulique, moyennant des observations précises sur la pente superficielle des eaux, la rugosité du lit et le rayon hydraulique, quotient de la surface de la section mouillée par son périmètre.

5.2. Mesures de la qualité

En matière de qualité, les mesures doivent beaucoup aux nouvelles techniques comme la spectrométrie, la chromatographie, le tracé par isotopes. La teneur en oxygène dissous, le pH, les matières en suspension (MES), les demandes biochimique et chimique en oxygène (DBO et DCO), la chlorophylle A sont devenus des paramètres courants pour déceler et caractériser la pollution.

5.3. Les statistiques et la modélisation

Les cours d'eau jouant un rôle irremplaçable dans différentes sortes d'activités humaines, la recherche potamologique a toujours dépassé les frontières strictes d'une science purement géophysique. Le nilomètre, vieux de 4 000 ans, découvert sur le mur d'un corridor accessible seulement aux prêtres dans l'île Éléphantine, près d'Assouan, servait à fixer l'impôt annuel en fonction du niveau du fleuve. Les nécessités de la prévision pour l'implantation et l'exploitation des ouvrages ont fait de l'hydrologie fluviale un champ privilégié de la statistique descriptive et analytique, en particulier pour calculer l'occurrence probable des débits extrêmes.

Enfin, la modélisation mathématique a beaucoup apporté à la compréhension des phénomènes. L'hydrologie est un domaine où l'ordinateur est particulièrement efficace, rendant possibles et rapides des calculs longs et complexes et donc la représentation des phénomènes par l'intégration de très nombreux paramètres. Aussi cet outil est-il irremplaçable dans des applications hydrologiques aussi variées que l'annonce des crues, la prédiction des pertes en sols agricoles, la gestion automatisée des hydrosystèmes urbains, l'exploitation des barrages à des fins multiples, la régulation des débits par ajustement automatique.