Emplois de l'aDcp en rivière : une revue de synthèse

Le jaugeage des cours d'eau par profileurs acoustiques de vitesse à effet Doppler (acoustic Doppler current profiler, aDcp) a connu un développement spectaculaire depuis une quinzaine d'années. Conçu à l'origine pour des applications océanographiques, l'aDcp permet d'obtenir à cadence élevée (jusqu'à 5 Hz environ) des profils verticaux de la vitesse d'écoulement instantanée en trois dimensions, repérés dans le temps et l'espace. Les aDcp émettent dans l'eau des ultrasons de fréquence nominale typiquement comprise entre 300 et 3000 kHz. Ils mesurent la vitesse d'écoulement par effet Doppler et ne requièrent pas de calage de paramètres locaux. En revanche, des limitations techniques restreignent l'exploration des vitesses en certaines parties de la section de la rivière. L'analyse des incertitudes est rendue difficile par la complexité de la chaîne de mesure et des erreurs potentielles liées au déploiement sur le terrain. C'est pourquoi les utilisateurs sont à la recherche de protocoles et de méthodes correctives leur permettant de quantifier la qualité de leurs jaugeages, notamment en présence de fond mobile ou d'écoulements complexes (tourbillons, recirculations, courants secondaires, etc.). Par ailleurs, de nombreux efforts expérimentaux portent actuellement sur l'exploitation de toutes les opportunités offertes par ce nouvel instrument très peu intrusif : bathymétrie, mesure du champ de vitesse, évaluation de la vitesse de charriage ou des flux de matières en suspension. Ces diverses données, acquises rapidement et économiquement même dans des conditions de terrain difficiles, font de l'aDcp un outil très prometteur pour l'étude des systèmes fluviaux. / For the last fifteen years, acoustic Doppler current profilers (aDcp) have been increasingly used to measure river discharge. Originally designed for oceanographical applications, aDcp can provide vertical profiles of 3D instantaneous flow velocity, referenced in space and time at a sampling rate of up to about 5 Hz. ADcps emit ultrasonic waves whose rated frequency typically ranges from 300 to 3,000 kHz. Water velocity is measured by Doppler effect, so that no local parameter calibration is required. Due to some technical restrictions it is impossible to measure velocity in certain parts of the river cross-section. Uncertainty assessment is made difficult by the complexity of the measurement process and potential errors that stem from field deployment. Consequently practitioners are looking for guidelines and corrective methods in order to assess the quality of discharge measurement, especially in case of moving bottom or complex flows (eddies, recirculating flows, secondary currents, etc.). Besides, today much experimental effort is dedicated to making the most of this versatile and very slightly intrusive device : bed topography, velocity field measurements, estimate of bed load velocity or suspended solid fluxes. This variety of data can be obtained rapidly and economically even in tough field conditions. Therefore Doppler profilers appear as promising tools for the study of river systems.