Le bassin versant

  • View
    224

  • Download
    2

Embed Size (px)

Text of Le bassin versant

  • LE BASSIN VERSANT

  • 1. Dfinition du bassin versant

    Le bassin versant reprsente l'unitgographique sur laquelle se base l'analyse du cycle hydrologique et de ses effets.

  • 1. Dfinition du bassin versant Plus prcisment, le bassin versant est une surface

    lmentaire hydrologiquement close, c'est--dire qu'aucun coulement n'y pntre de l'extrieur et que tous les excdents de prcipitations s'vaporent ou s'coulent par une seule section l'exutoire.

    Le bassin versant, en une section droite d'un cours d'eau, est donc dfini comme la totalit de la surface topographique draine par ce cours d'eau et ses affluents l'amont de cette section.

  • 1. Dfinition du bassin versant

    Il est entirement caractris par son exutoire, partir duquel on peut tracer le point de dpart et d'arrive de la ligne de partage des eaux qui le dlimite.

    Gnralement, la ligne de partage des eaux correspond la ligne de crte. On parle alors de bassin versant topographique.

  • 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

  • Toutefois, la dlimitation topographique ncessaire la dtermination en surface du bassin versant naturel n'est pas suffisante. Lorsqu'un sol permable recouvre un substratum impermable, la division des eaux selon la topographie ne correspond pas toujours la ligne de partage effective des eaux souterraines. Le bassin versant est alors diffrent du bassin versant dlimit strictement par la topographie. Il est appel dans ce cas bassin versant rel.

  • 2. Comportement hydrologique L'analyse du comportement hydrologique d'un bassin

    versant s'effectue le plus souvent par le biais de l'tude de la raction hydrologique du bassin face une sollicitation (la prcipitation).

    Cette raction est mesure par l'observation de la quantit d'eau qui s'coule l'exutoire du systme. La reprsentation graphique de l'volution du dbit Q en fonction du temps t constitue un hydrogramme de crue.

    La raction du bassin versant peut galement tre reprsente par un limnigramme qui n'est autre que la reprsentation de la hauteur d'eau mesure en fonction du temps.

  • La figure ci-dessous fournit un exemple d'hydrogrammede crue rsultant d'un hytogramme donn. Le hytogramme est la courbe reprsentant l'intensit de la pluie en fonction du temps.

    Exemple de raction hydrologique pour le bassin versant de Bois-Vuacoz (Haute-Mentue)

  • 3. Caractristiques physiques3.1 Caractristiques gomtriques

    La surface Le bassin versant tant l'aire de rception des

    prcipitations et d'alimentation des cours d'eau, les dbits vont tre en partie relis sa surface.

    La forme La forme d'un bassin versant influence l'allure de

    l'hydrogramme l'exutoire du bassin versant. Par exemple, une forme allonge favorise, pour une mme pluie, les faibles dbits de pointe de crue, ceci en raison des temps d'acheminement de l'eau l'exutoire plus importants.

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

  • Il existe diffrents indices morphologiques permettant de caractriser le milieu, mais aussi de comparer les bassins versants entre eux. Citons titre d'exemple l'indice de compacit de Gravelius (1914), dfini comme le rapport du primtre du bassin au primtre du cercle ayant la mme surface :

    KG est l'indice de compacit de Gravlius,A : surface du bassin versant [km2],P : primtre du bassin [km].

    Cet indice se dtermine partir d'une carte topographique en mesurant le primtre du bassin versant et sa surface.

  • Le relief La courbe hypsomtrique fournit une vue synthtique de la pente du bassin, donc du relief. Cette

    courbe reprsente la rpartition de la surface du bassin versant en fonction de son altitude. Elle porte en abscisse la surface (ou le pourcentage de surface) du bassin qui se trouve au-dessus (ou au-dessous) de l'altitude reprsente en ordonne. Elle exprime ainsi la superficie du bassin ou le pourcentage de superficie, au-del d'une certaine altitude.

    Aire du BV

    Altitude

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

    zi

    zmax

    zmin

    Ai : aire du BV dont laltitude est au moins zi

  • Les altitudes caractristiques Les indices de pente

  • 3.2 Le rseau hydrographique Le rseau hydrographique se dfinit comme

    l'ensemble des cours d'eau naturels ou artificiels, permanents ou temporaires, qui participent l'coulement. Le rseau hydrographique est une des caractristiques les plus importantes du bassin. Le rseau hydrographique peut prendre une multitude de formes. La diffrenciation du rseau hydrographique d'un bassin est due quatre facteurs principaux.

  • La gologie : par sa plus ou moins grande sensibilit l'rosion, la nature du substratum influence la forme du rseau hydrographique. Le rseau de drainage n'est habituellement pas le mme dans une rgion oprdominent les roches sdimentaires, par comparaison des roches ignes (i.e. provenant du refroidissement du magma). La structure de la roche, sa forme, les failles, les plissements, forcent le courant changer de direction.

    Le climat : le rseau hydrographique est dense dans les rgions montagneuses trs humides et tend disparatre dans les rgions dsertiques.

  • La pente du terrain : dtermine si les cours d'eau sont en phase rosive ou sdimentaire. Dans les zones plus leves, les cours d'eau participent souvent l'rosion de la roche sur laquelle ils s'coulent. Au contraire, en plaine, les cours d'eau s'coulent sur un lit o la sdimentation prdomine.

    La prsence humaine : le drainage des terres agricoles, la construction de barrages, l'endiguement, la protection des berges et la correction des cours d'eau modifient continuellement le trac originel du rseau hydrographique.

  • 3.3 La topologie: structure du rseau et ordre des cours d'eau

    3.4 Les longueurs et les pentes caractristiques du rseau

    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

    M1l1

    Z(M1)

    Origine

    amont

    aval

  • 3.5 Le degr de dveloppement du rseau La densit de drainage Le rapport de confluence

    3.6 L'endorisme Lac Tchad

  • 4. Caractristiques Pdo-gologiques

    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

  • 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 pluie tombe sur n jours avant lvnement pluvieux tudi

  • 02

    4

    6

    8

    10

    12

    0 5 10 15 20 25 30

    temps

    Q

    m

    3

    /

    s

    sable argile

    Exemple -influence de la nature de sol

    BV de 540 km soumis une pluie donne avec diffrents sols (modle SCS + HU)

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    0 5 10 15 20 25 30

    temps

    Q

    m

    3

    /

    s

    BV naturel 20% impermabilis

  • Gologie du sous-sol

    Permabilit ou impermabilit du substratum caractristiques du substratum influenant les coulements de surface

    Sous-sol

    Impermable Permable

    Pour une mme pluie Crue + rapide Crue - rapide

    Dbit dtiage - Important + important- de stock souterrain + de stock

    En schmatisant (hors Karst) :

    LE BASSIN VERSANT1. Dfinition du bassin versant 1. Dfinition du bassin versant 1. Dfinition du bassin versant2. Comportement hydrologique 3. Caractristiques physiques