Période de retour (HU)

Traduction anglaise : Return period, Recurrence interval

Dernière mise à jour : 23/11/2021

En hydrologie, on utilise ce terme pour désigner l'intervalle de temps moyen séparant deux occurrences d'un événement caractérisé par le dépassement d'une valeur particulière pour une variable aléatoire unique ; on parle également de période de récurrence

Importance de la notion de période de retour

La période de retour est l'inverse de la fréquence de  dépassement d’une valeur particulière de la variable étudiée. Elle est donc égale au nombre moyen d'événements, identifiés par une caractéristique particulière, dépassant une valeur particulière de la variable choisie et susceptibles de se produire pendant une période donnée.

On peut par exemple parler de la période de retour d'un débit maximum donné en un point particulier. Dire que cette valeur particulière de débit a une période de retour de 10 ans signifie que, toutes choses égales par ailleurs, on observera en moyenne 10 crues par siècle dont le débit maximum dépassera la valeur spécifiée.

La notion de période de retour constitue donc un moyen pratique d'associer une probabilité à un aléa particulier.

Difficulté dans l'interprétation et l'utilisation de la notion de période de retour

Cette notion est souvent mal comprise et mal utilisée. Les confusions les plus fréquentes sont les suivantes.

Confusion entre la période de retour et le délai à attendre pour qu’un événement similaire se produise

En pratique les événements rares se produisent de façon totalement aléatoire et n'ont aucune raison de se reproduire avec une quelconque régularité. Il est ainsi parfaitement possible d'observer deux événements dont la période de retour est supérieure à 10 ans la même année et de devoir attendre plusieurs dizaines d'années avant d'en observer un nouveau. Pour éviter cette confusion, il est préférable de parler de période de retour statistique de façon à mettre l’accent sur le caractère aléatoire des phénomènes. De façon pratique, l’association d’une période de retour statistique à un événement particulier nécessite de disposer de données sur une longue période (typiquement de durée 3 à 5 fois supérieure à la période de retour maximum à laquelle on s’intéresse) pendant laquelle les conditions (climatiques et autres) sont restées stables.

Confusion entre la période de retour de la variable étudiée et celle de l'événement

Cette confusion est particulièrement fréquente pour les événements pluvieux que l'on peut caractériser par un grand nombre de variables aléatoires, en général des intensités moyennes maximum sur différentes durées (typiquement 6 min, 15 min, 30 min, 1 h, etc.). Dire qu'une pluie a une période de retour de 10 ans en 6 minutes ne signifie nullement que l'événement qui a généré cette intensité spécifique sur cette durée particulière a une période de retour de 10 ans. D'une part, l'événement lui même peut être considéré comme unique et donc de période de retour infinie, et, d'autre part, on peut lui associer autant de périodes de retour (qui n'ont aucune raison d'être égales) qu'il y a de variables étudiées.

Confusion entre la période de retour d'atteinte et la période de retour de dépassement

La période de retour mesure l'intervalle de temps moyen qui sépare deux événements pour lesquels la variable aléatoire retenue dépasse la valeur spécifiée et non celle pour laquelle elle l'égale. Si on dimensionne (de façon parfaite) un ouvrage de retenue pour une période de retour de 10 ans, ceci ne signifie pas qu'il se remplira totalement en moyenne 10 fois par siècle mais qu'il débordera 10 fois par siècle.

Confusion entre la période de retour observée et la probabilité d'apparition d'un événement identique dans le futur

Associer une période de retour à une variable aléatoire se fait en analysant les événements passés (voir Analyse fréquentielle (HU)). Considérer qu'une valeur qui a été atteinte ou dépassée en moyenne 10 fois au cours du siècle passé le sera à nouveau 10 fois au cours du siècle à venir suppose une hypothèse très forte de stabilité du phénomène :

• Les phénomènes météorologiques à l'origine des événements hydrologiques doivent donc être identiques, ce qui a peu de chances d'être vrai du fait du changement climatique ;
• pour les grandeurs hydrologiques (débits, volumes, etc.), il est en outre nécessaire que le bassin versant et le système hydrologique restent les mêmes, ce qui est également totalement improbable du fait de la vitesse avec laquelle évoluent aussi bien l'occupation des sols que les pratiques culturales ou les règles d'aménagement des territoires.

Période de retour et période de retour d'insuffisance

En hydrologie et en assainissement on utilise la notion de période de retour pour qualifier un événement observé mais également pour dimensionner un ouvrage hydraulique à concevoir.

la période de retour d'insuffisance d'un ouvrage caractérise alors l'intervalle moyen de temps séparant deux occurrences d'un événement qui vont générer une valeur de volume ou de débit dépassant la capacité de l'ouvrage.

Le choix de cette grandeur est discuté dans un article spécifique : Période de retour d’insuffisance (HU).