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CHAP 2. Le bassin versant I. Définit · PDF filecalcul du nombre de maille drainées en i Réseau hydrographique limites BV Modèle numérique de terrain BV du Pallas à Mèze. II

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  • CHAP 2. Le bassin versant

    I. Dfinitionsdiffrents types de BV, dlimitations.

    II. Caractristiques morphomtrique dun BV

    III. Caractristiques Pdo-gologique

  • bassin versant (BV) = unit spatiale de rfrence en hydrologie

    Un BV est toujours associ :- un cours deau- une section de ce cours deau : l exutoire ou missaire

    BV = zone gographique draine par ce cours deau lexutoire choisi

    Section exutoirebv

    I. Dfinitions

  • Bv topographique / hydrogologique

    Bv topo

    formationpermable

    Bv hydrogologique ou rel

    Coupe de terrain :

    Endoreisme : BV sans exutoire superficiel, caractristique zone aride

    100

    75 50

    Vue en plan Vue en coupe75

    BV topo : coulement superficiel prdominant / apport souterrain

  • Comportement hydrologique du BV

    = rponse du BV face une sollicitationpluiequantit deau

    scoulant lexutoire(hydrogramme)

    Q(t)

    Rponse caractrise par :- vitesse de raction du BV- intensit de la rponse

    Elle dpend :

    -des caractristiques morphomtrique du BV-des pluies-des conditions initialesdhumidit du BV

  • Rponse caractrise par :- vitesse de raction du BV

    - intensit de la rponse

    mesure parLe temps de concentration, le temps de rponseou le temps de monte

    Le dbit instantan maximum

    pluie

    dbit

    temps

    temps

    trponse

    tmonte

    Temps de concentration et courbes isochrones

    1.t

    4.t 3.t2.t

    A1

    A4

    A3

    A2

    A5

    tc : dure la plus longue mise par une goutte qui ruisselle sur le BVpour atteindre lexutoire

  • 02/03/2001

    Seine Corbeil Essonnes(janvier - mai 2001)

    32

    32,5

    33

    33,5

    34

    34,5

    35

    35,5

    01/01

    /2001

    07/01

    /2001

    13/01

    /2001

    19/01

    /2001

    25/01

    /2001

    31/01

    /2001

    06/02

    /2001

    12/02

    /2001

    18/02

    /2001

    24/02

    /2001

    02/03

    /2001

    08/03

    /2001

    14/03

    /2001

    20/03

    /2001

    26/03

    /2001

    01/04

    /2001

    07/04

    /2001

    13/04

    /2001

    19/04

    /2001

    25/04

    /2001

    01/05

    /2001

    07/05

    /2001

    13/05

    /2001

    19/05

    /2001

    25/05

    /2001

    31/05

    /2001

    Haut

    eur N

    GF

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    45

    50

    Plui

    e jou

    rnali

    ere m

    m/j

    Bretigny sur Orge (Mto France) Seine Corbeil Essonnes (Diren Ile de France)

    max : 35,17 NGF (3,91) le 19/03/01

    Cote de vigilance

    Cote d'alerte

    01/06/200115/04/2001

    1.Exemple :Niveau de la Seine Corbeil-Essonne(janvier mai 2001)

    2.Exemple :Gardon Anduze, septembre 2002

    Cas 1 Cas 2tm 15 j 6h et 4htr 8 12j 5-6h

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45

    Temps (heures)

    Plui

    e (m

    m)

    0

    500

    1000

    1500

    2000

    2500

    3000D

    bit

    (m3/

    s)

  • -limites du BV : identifies partir des courbes de niveauxlignes de crtes, sommets et thalwegs

    Dlimitation des frontires dun BV topo

    - dlimitation manuelle avec cartes topo IGN ou automatique avec modle numrique de terrain (MNT)

    Lignes de crtes

    thalweg

    Exemple 1/25000 : courbe de niveau z = 5 m1/50000 : z = 10 m

  • Exemple :le vidourle St Hippolyte du Fort

    Carte IGN 1/25000

  • MNT carte numrique

    i

    Z1 Z2

    Z3Z4

    Maille i :calcul des directions d coulements

    calcul du nombrede maille draines en i

    Rseau hydrographiquelimites BV

    Modle numrique de terrain

    BV du Pallas Mze

  • II. Caractristiques morphomtriques

    - Aire (km) et Primtre (km)

    Face une sollicitation fixe, la rponse hydrologique dun BV est influence par diffrentes caractristiques.

    Indice de Gravelius : G= Primtre du BV/ Primtre du cercle de mme surfaceG=

    -Forme dun BVdcrite par

    A2P

    Longueur du rectangle quivalent : L=4

    162 APP +

    Effet de la formedu BV sur les coulements(Musy, 2004)

  • -Le relief Influence les coulements : prcipitations et t varie avec laltitude

    vitesse des coulements varient avec la pente

    Altitude moyenne :

    bv

    iii

    A

    .zA

    Courbe hypsomtrique dcrit le relief :rpartition des surfaces du bassin en fonction de laltitude

    Aire du BV

    Altitude

    Ai Abv (km)Ai/Abv 100 (%)

    zi

    zmax

    zmin

    Ai : aire du BV dont laltitude est au moins zi

  • Les pentes

    Pente moyenne indication sur la dure du ruissellement

    Indice de pente global : Ig = Z/L Z=Altitude maxi Altitude mini, L: longueur du rectangle quivalent

    Pente moyenne pondres par la surface :

    ALcD.

    I=

    Avec D : dnivel des courbes de niveauxLc : longueur des courbes de niveauxA : aire du BV

    Laborde, 1998

  • - Le rseau hydrographique

    = ensemble des cours deau qui participent lcoulement(artificiel ou naturel, temporaire ou permanent)

    Structure du rseau hydrographique dpend de :

    -La gologie : aptitude lrosion-Du Climat : dense en rgion humide et inexistant en zone aride-De la pente : dtermine les caractristiques rosives ou sdimentaires dun cours deau-De linfluence humaine : barrage, endiguement, agriculture modifient le rseau naturel

    -Un cours deau sans affluent est dordre j=1- une confluence entre 2 cours deau dordre i etjle cours rsultant est

    dordre le max(i,j) si ijdordre j+1 , si i=j

    chaque cours deau ordre j1

    11

    1

    1

    1

    1

    2

    2

    2

    2

    23

    Ordre dun cours deau : classification topologique de Strahler

  • On observe souvent que le rapport :

    Rb = Ni/Ni+1 est indpendant de lordre iavec Ni : nombre de cours d eau dordre i

    Rb : rapport de confluence

    Chow, 1988

    Effet du rapport de confluenceSur lhydrogramme de crue(toutes choses gales par ailleurs) :

  • Densit de drainage :

    Dd = o Li est la longueur du cours deau i, Dd exprime en km/kmbv

    ii

    A

    L

    Dd 3 4 : rseau dveloppement trs limit Dd 1000 rseau trs ramifiSol permable, couvert vgtal,Peu de relief

    Peu de vgtation, relief marqu

    Rque : densit hydrographique F= avec Ni nbre de cours deauF=a.Dd bv

    ii

    A

    N

    Longueur du cours deau principal : entre lexutoire et la limite du BV le long des cours dordre le plus lev et en extrapolant vers la limite du BV

  • Profil en long dun cours deau

    l :Longueur du cours d'eau (km)

    Z(l) :cote de la ligned'eau (m)

    Tronon uniforme de pente I(i) de longueur L(i)

    Vue en plan Profil en long

    Origine

    l1

    M1

    l1

    Z(M1)

    Origine

    amont

    aval

    Profil en travers Vue en plan Profil en travers de la section S

    Section S

    Axe X

    Altitude du radier (cotes NGF)

    Xi

    ZiMi

    X

    Mi

    Origine

    Origine

    niveau de l'eau

  • III. Caractristiques Pdo-gologique

    Occupation du sol

    - Couvert vgtal Interception dune partie du volume des pluies Limite lrosion

    Indice de couverture forestire = Surface fort / aire du BV

    - Surface urbanise

    Augmente volume coul Augmente la vitesse de raction du BV

    - Surface deau libre

    = lac, cours deau Amortissement ou laminage des crues par stockage temporaire

    - Couverture neigeusesur les BV daltitude Effet cumulatif : pluie + fonte augmente les coulementsMme indice que pour les couverture forestires

  • Exemple :La Rouvire (1971)(92 km- 13.9 Mm3

    Conqueyrac (1982)(82 km 11.8 Mm3

    Ceyrac (1968)(46 km 6.2 Mm3

    Sommires640 km

    Amortissement dune crue par laRetenue de la Rouvire sur le Crieulon

    0100200300400500600700800

    0 10 20 30t en heures

    Q m

    3/s

  • Nature du sol

    Influence la vitesse de monte de crue- le volume des coulements

    Type de sol Couverture du bassinversant

    Cultures Pturages Bois, FortsA fort taux d'infiltrationSols sableux ou graveleux 0.20 0.15 0.10

    A taux d'infiltration moyenLimons et sols similaires 0.40 0.35 0.30

    A faible taux d'infiltrationSols lourds, argileux

    Sols peu profonds sur lesubstratum

    0.50 0.45 0.40

    Milieu impermable Extrait du SCS

    Quantification du ruissellement sur un BV :

    Coefficient de ruissellement : Cr= Volume de pluie qui ruisselle / Volume total de pluie

    Exemple : influence de la nature (et occupation) du sol sur le ruissellement

  • Ex : septembre 1958 sur le Vidourle Influence de lhistorique pluvieux

    700.00 710.00 720.00 730.00 740.00 750.00 760.001840.00

    1850.00

    1860.00

    1870.00

    1880.00

    1890.00

    1900.00

    700.00 710.00 720.00 730.00 740.00 750.00 760.001840.00

    1850.00

    1860.00

    1870.00

    1880.00

    1890.00

    1900.00

    0 mm

    50 mm

    100 mm

    150 mm

    200 mm

    250 mm

    300 mm

    350 mm

    400 mm

    450 mm

    500 mm

    600 mm

    1000 mm

    29 septembre 1958Lame de pluie 100 mm sur le Vidourle Mars.Sommires Qmax =300 m3/s Cr=30-40%

    03 octobre 1958Lame 100 mm sur le Vidourle MarsillarguesSommires Qmax =1800 m3/s Cr=70%

    Pour un sol de nature donne, lhumidit du sol avant la pluie influence la rponse du BV

    Humidit du sol dduite des prcipitations antrieures une pluie : IPA

    Hauteur de

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