Bassin versant et régime hydrologique de la rivière le Lot

… Du XVIIᵉ au XIXᵉ siècle, plus de 300 châteaux de moyenne importance furent, en effet, édifiés en pierre vive dans le cours du Lot ; or, des arrangements du cours, des rectifications, des barrages parfois aménagés pour produire de l’électricité et maintenant des plans d’eau. À partir de 1922, quelques grandes retenues ont été construites sur tout le bassin. À cette civilisation énergétique du Lot, s’ajoutent, depuis les années soixante, des infrastructures nécessaires à l’industrialisation et souvent au tourisme : usines de pâte à papier, installations de semenceries et gravières (dans le lit mineur), irrigation et protection des bas-fonds en domaine rural. Le bassin actuel de la rivière reflète donc un ensemble d’interventions humaines : dérogations de législation, impacts plus ou moins importants : économie et qualité des eaux…

Aussi, lorsqu’en 1970 naquit une Association pour l’Aménagement de la vallée du Lot, il était clair que cela remettait en question tout pour satisfaire. Cette volonté de développer la vallée de toute certitude, et complémenter l’industrie vinicole de bas coteaux et s’élargit de l’Ordre de l’Opération, c’est clair… En octobre 1973, un Comité Interministériel classait la vallée du Lot en zone d’Intérêt National parmi les prioritairement aménagements spécialisés touchant l’agriculture française. Par la concertation suivie avec les Ministères de grands aménagements (Industrie, Agriculture, Équipement, Mines, Aéro-spatial, Bâtiment, Culture). …

Nous pensons donc qu’une cure d’eau est importante pour approcher la dimension écologique par diagnostic, car inséparable : techniques et nécessités toute proportionnée pour des risques majeurs. De façon prospective, nous agirons ici, afin que des mécanismes disciplinaires soient mis au point et reliés même aux basses-eaux nécessaires au réseau hydrographique.

Les conclusions des auteurs ont servi de base à l’élaboration d’un schéma d’aménagement, maintenant achevé, valable sur la rivière et même clairement les petites rivières ou sous-affluents. Tel état, tel fait, tel changement d’utilisation des sols peuvent être vérifiés sur place. L’écosystème fonctionne alors à sa globalité si perceptible de l’appréhension.

H. DECAMPS

RÉSUMÉ DE L’ÉTUDE

1. Le bassin versant du Lot (11 840 km²) comprend trois parties aux substratums tantôt sur siliceux, calcaire et chilo-vallis associant de l’amont vers l’aval.

2. La population (31 hab./km²) est en majorité rurale. Des zones industrielles occupent de vastes territoires dans les parties supérieure et moyenne du bassin versant.

3. Un rythme annuel bien prononcé caractérise le régime hydrologique du Lot : écoulement annuel correspondant à 48 % des précipitations tombées sur le bassin, mais par l’évapotranspiration et infiltrations, une évapotranspiration importante draine les réserves hydriques du sol pendant l’été. Divers prélèvements aggravent la sévère des débits d’étiage.

4. Une année sur deux, en moyenne, l’exploitation des grands barrages d’amont réduit, sur une base mensuelle, de 3 à 6 % la moyenne distante reflet par importantes chutes ordinaires. Les débits instantanés subissent d’importantes fluctuations.

5. Un modèle des écoulements permet de déterminer la vitesse moyenne, le temps de renouvellement et le temps de régression des débits pour le 2 km canalisé du Lot (105 km – 320 km).

Le bassin versant du Lot regroupe des ensembles très divers, avec des caractéristiques variables quant aux substrats, aux pentes et aux climats. La connaissance de ces influences naturelles a déterminé un régime d’écoulement donc l’homme a récemment modifié au cours de dernières décennies en édifiant de nombreux barrages sur le cours de la rivière.

LES CARACTÉRISTIQUES DU BASSIN VERSANT

Le Lot prend sa source à 2 295 m d’altitude, au nord du massif Central sur le flanc des Barres à Aigoual. Il parcourt entièrement son cours de 492 km. Le bassin versant atteint 11 840 km². La rivière et ses affluents drainent un dénivelé d’environ 1 800 km². Le fleuve et ses affluents drainent également d’authentiques vieilles rivières, en conditions d’altérations naturelles et favorables.

La région du bassin situé en amont d’Entraygues (Haut Lot – Truyère), soit 46 % de la superficie totale, est constituée de terrains de silice à densité fragile (1,1 t/ha). Les pentes y sont fortes et l’indice d’intensité de drainage (nombre de ruisseaux par km²) très élevé.

LE BASSIN VERSANT DU LOT

d’ordre 1/superficie du bassin versant) voisin de 0,1. En aval, la pente s’affaiblit considérablement et l’indice d’intensité de drainage est compris entre 0,07 et 0,05.

Sol (fig. 1b). — Trois zones se succèdent de l’amont vers l’aval.

— La zone amont comprend les bassins du Haut Lot et de la Truyère ; elle se poursuit jusqu’à Capdenac. La bordure méridionale, sur la rive gauche du Lot, composée de calcaires du secondaire, forme les causses de Sauveterre, du Cantal et de Séverac. Les sols y sont squelettiques. Le reste de cette zone amont est constitué de roches cristallophylliennes (micaschistes, granites, gneiss) et éruptives (basaltes). Sur ce substratum siliceux, relativement peu perméable, dominent des sols bruns lessivés.

— La zone moyenne, entre Capdenac et Fumel, comprend des terrains calcaires jurassiques : c’est la région des grands causses du Quercy. Les sols, peu évolués, laissent apparaître la roche mère sur de larges surfaces.

— La zone aval, entre Fumel et la Garonne, est constituée par des éléments sédimentaires du tertiaire, recouverts de sols marno-calcaires ou argilo-calcaires assez peu perméables par suite de l’importance de la fraction argilo-limoneuse.

Climat (fig. 1c et 1d). — L’influence atlantique se manifeste par des précipitations essentiellement hivernales sur l’ensemble du bassin. L’influence méditerranéenne par des pluies d’automne sur la bordure méridionale du Haut Lot, et l’influence montagnarde par une augmentation des précipitations, notamment neigeuses, sur la partie supérieure et septentrionale du bassin.

Végétation (fig. 1c et 1g). — Les zones boisées (hêtre, chêne pédonculé) et les prairies naturelles (élevage bovin) dominent en montagne. Dans les Causses apparaît une végétation plus xérophile, avec des bois et landes des séries du chêne pubescent et du chêne vert : l’élevage ovin des plateaux fait place à une polyculture vivrière dans les dépressions argileuses. Enfin, le ruban alluvial et la basse vallée favorisent l’arboriculture et la production de céréales.

Population (fig. 1h). — La densité moyenne (31 hab./km²) est très inférieure à la moyenne nationale. La population rurale domine nettement, mais des zones incultes, très faiblement peuplées, occupent de vastes territoires dans les parties supérieure et moyenne du bassin versant. Le secteur primaire emploie 45 % des personnes actives.

Le secteur industriel, relativement peu développé, concerne :

— les industries agro-alimentaires : laits et fromages du haut bassin, fruits et légumes de la basse vallée ;

— les industries extractrices et métallurgiques : bassins de Decazeville et de Fumel.

Les divers centres de la vallée sont par suite composés de villes petites ou moyennes.

LES DÉBITS NATURELS

Les débits naturels représentent les apports réels des différentes régions du bassin versant. Leur calcul repose, pour chaque jour, premièrement sur les données hydrométriques enregistrées aux diverses stations ; deuxièmement sur les volumes stockés ou relâchés par les grands barrages de l'amont.

Le régime naturel du Lot est caractérisé par un rythme annuel très prononcé (fig. 2) : aux précipitations d'automne et d'hiver succèdent des étés chauds et secs pendant lesquels l’évapotranspiration est intense. Une année sur dix, au confluent avec la Garonne, le débit mensuel du mois d'août tombe au-dessous de 9 m³/s pour un module annuel voisin de 150 m³/s. À Cahors, le rapport des extrêmes mensuels est de 20 en moyenne pour la période de 1962 à 1975 ; il peut dépasser 40. On observe enfin, d'une année à l'autre, des variations de modules de l’ordre de 1 à 7.

L’écoulement naturel du Lot correspond à 46 % des précipitations tombées sur le bassin (soit 986 mm en moyenne annuelle pour la période de 1971 à 1975). Ce pourcentage est voisin de ceux atteints pour la Garonne à Bordeaux — 41 % — et pour l’Èbre à Tortosa — 43 % — (Davy, 1977) ; mais il varie le long de la rivière et selon les saisons (tableau 1).

TABLEAU 1. — Coefficients d’écoulement (pourcentage par rapport aux précipitations tombées sur le bassin) du Lot en régime naturel (période 1971-1975).

Le régime du Lot moyen et inférieur dépend étroitement du bassin supérieur (fig. 3). C’est ainsi que la partie du bassin située en amont d'Entraygues, soit 46 % de la superficie totale du bassin versant, assure les deux tiers du débit du Lot à Villeneuve (tableau II). La Truyère contribue en moyenne pour 63 % au débit annuel du Lot à Entraygues. Son bassin, à substratum peu perméable, présente des coefficients d’écoulement en toute saison légèrement supérieurs à ceux du bassin du Haut Lot (tableau I). Les apports des affluents en aval d’Entraygues sont faibles : le Célé atteint 10 à 14 % du débit du Lot, le Dourdou 3 à 7 %, le Riou Mort et le Vert 1 %. Au total, les apports spécifiques sont de l'ordre de 10 l/s/km² entre Entraygues et Villeneuve contre 17,8 l/s/km² pour le bassin supérieur.

TABLEAU III. — Relations entre le débit du Lot à Entraygues (km 178) (X) et le débit en quatre stations aval (Y).

Des mesures supplémentaires, faites entre Livinhac et Cajarc, n’ont pas permis de déceler les pertes de 5 m³/s environ paraissant exister entre les deux stations (tableau II). Cette anomalie, attribuée en première hypothèse à la présence de massifs karstiques, pourrait résulter d’un manque de sensibilité de la station de Cajarc.

Les débits naturels (Qn) ont été comparés aux précipitations utiles (Pu) afin de déterminer le comportement hydrologique des diverses portions du bassin versant. Pour chaque mois, Pu correspond à la différence : précipitation (P) − évaporation potentielle (Ep). Ep peut être évalué par la formule de Thornthwaite (1948) à partir des températures moyennes mensuelles. L’excès de précipitations sur l’évapotranspiration (Pu > 0) participe à l’écoulement et à la reconstitution des réserves hydriques des sols après une période de déficit ; les valeurs négatives du Pu indiquent que l’évapotranspiration porte sur la quantité d’eau précipitée au cours du mois et sur la réserve d’eau des sols.

L’examen des courbes de la figure 4 montre que le comportement hydrologique du bassin de la Truyère diffère peu de celui du Lot supérieur (ou Haut Lot) ; dans ce dernier, l’influence méditerranéenne se traduit cependant par une légère augmentation du déficit estival. Au contraire, la partie aval du bassin est beaucoup plus largement déficitaire : le volume des précipitations utiles y est moins élevé en hiver ; en été, l’évapotranspiration épuise les réserves hydriques des sols et diminue d’autant plus les débits d’étiage que l’hiver a été moins pluvieux.

LES DÉBITS INFLUENCÉS

Les débits sont influencés par les grands barrages EDF construits de 1933 à 1962 sur le Haut Lot et la Truyère. Les retenues correspondantes ont une capacité de stockage de 22 × 10⁶ m³ sur le Haut Lot (Castelnau et Golinhac) et de 538 × 10⁶ m³ sur la Truyère (Grandval, Sarrans, Brommat, Maury, Couesque, Cambeyrac).

Au cours de l’été existe une tendance générale au déstockage sur la Truyère, tandis que les réserves relativement faibles du Haut Lot sont maintenues (tableau III). Le plus souvent, les déstockages des barrages du Haut Lot et de la Truyère ne sont donc pas synchronisés ; ceci influe sur la qualité chimique de l’eau. Par ailleurs, la gestion des stocks varie d’une année à l’autre, sans rapport avec l’importance de l’étiage ou des précipitations hivernales. Ainsi, selon les années, les débits naturels du Lot en été sont amputés ou accrus d’un volume d’eau variant entre 0 et 100 millions de mètres cubes.

TABLEAU III. — Variation des stocks (en hm³) dans les barrages de la Truyère et du Lot au cours de l’été

Les grands barrages ont tendance à emmagasiner l'eau à la fin de l'hiver. Ils doivent en principe assurer la production d'électricité aux heures de pointe et, pour cela, ne débitent qu'à certaines heures de la journée. Leur exploitation modifie donc les débits à l'aval d'Entraygues, notamment en période d’étiage. Sur une base mensuelle, les débits d'étiage influencés (réels) sont réduits une année sur deux de 5 à 46 % (25 % en moyenne) par rapport aux débits naturels (tableau IV).

Dans 50 % des cas, au contraire, les débits influencés sont augmentés de 17 à 103 % (60 % en moyenne) par rapport aux débits naturels. Sur une période de 14 ans, ce renforcement des débits d’étiage correspond en moyenne à + 8 % des débits naturels.

La situation diffère nettement si l'on se réfère à des périodes plus courtes : pour les débits d'étiage influencés calculés sur une période de 5 jours, l'influence des barrages aggrave les débits d’étiage dans plus de 9 années sur 10 (– 36 % par rapport aux débits naturels).

TABLEAU IV. — Comparaison des débits d'étiage mensuels en régime naturel et en régime influencé : station d'Entraygues

À l'étiage, les barrages relâchent un débit de base égal à 6 m³/s à Entraygues. Sur ce débit de base se superposent pendant 4 à 6 heures par jour des pointes de débit provenant soit du Haut Lot (40 m³/s), soit de la Truyère (60 m³/s). Par suite, les débits instantanés subissent d'importantes fluctuations sur les cours moyen et inférieur. Par ailleurs, ces pulsations tendent à renforcer les débits journaliers moyens.

En aval d'Entraygues, les débits sont remodulés de façon anarchique par 17 petites usines installées sur des seuils. Réglementairement, la plupart de ces usines devraient fonctionner au fil de l'eau, c'est-à-dire sans modifier la vitesse ou le débit instantané de la rivière. En fait, au moment de l'étiage, elles fonctionnent par marnages de 20 à 50 cm en moyenne. Ceci se traduit par de brusques fluctuations de débit qui, par leur importance, couvrent largement les variations occasionnées par les lâchures des grands barrages de l'amont.

La zone canalisée du Lot est donc assimilable à une succession de biefs séparés par des seuils. Pour l'ensemble de cette zone, un modèle mathématique des écoulements (Sogreah, 1975) permet de déterminer, bief par bief, pour un débit donné :

• — la vitesse moyenne et le temps de renouvellement de l'eau lié à cette vitesse ;
• — le temps de propagation des ondes de débit.

La figure 5 indique l'évolution des temps de parcours de la masse d’eau (c’est-à-dire les temps de renouvellement cumulés) d'Entraygues à Fumel pour différentes valeurs du débit. En chaque point, la vitesse moyenne de déplacement de la masse d'eau augmente comme une fonction puissance du débit. Quant aux ondes de débit, elles se propagent beaucoup plus rapidement de bief en bief.

Divers prélèvements aggravent la sévérité des étiages du Lot. Ils correspondent aux besoins domestiques et industriels, ainsi qu’aux besoins en eau d'irrigation ; ils sont localisés essentiellement dans la moyenne et dans la basse vallée. Un volume pouvant atteindre 6 m³/s est ainsi prélevé pendant l'été.

CONCLUSION

La situation géographique du bassin versant du Lot détermine un régime hydrologique dont les caractéristiques (hautes eaux et crues importantes en saison froide, sévérité des étiages estivaux) s’apparentent à celles des rivières de type méditerranéen. L'essentiel de l'alimentation du Lot est assuré par les précipitations qui tombent dans la partie montagneuse du bassin.

Le Lot apparaît ainsi comme une rivière à régime très irrégulier et cette irrégularité n'est que très partiellement atténuée par le fonctionnement des grands ouvrages hydroélectriques de l'amont et des usines qui équipent le Lot moyen. Les études réalisées par ailleurs montrent que ces caractéristiques hydrologiques commandent en grande partie la qualité des eaux de la rivière.

TRAVAUX CITÉS

DAVY (L.), 1977 — L'Ebre : étude hydrologique (résumé). Houille blanche, 1, 59-66.

S.O.G.R.E.A.H., 1975 — Étiages du Lot moyen. Étude sur modèle mathématique de l’exploitation des usines. Document n° 11792 (non publié). Grenoble.

THORNTHWAITE (C. W.), 1948 — An approach toward a rational classification of climate. Geograph. 33, 55-94.

J.-N. TOURENQ, J. CAPBLANCQ, H. CASANOVA