Séance Bassin Versant_GC2015
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Sance Bassin versant
1 Cours D'hydrologie 2015
Zoubeida Bargaoui 2GC1,2,3,4
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donnes: carte topographique; Importance de lchelle pour lquidistance des courbes de niveau
Cartes de la Tunisie : http://eusoils.jrc.ec.europa.eu/esdb_archive/eudasm/africa/lists/ctn.htm
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Dlimitation du contour du bassin
Principales caractristiques gomtriques Surface et primtre
Longueur caractristique du bassin
Forme du bassin
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On dfinit un bassin versant pour un cours deau et une section fixe nomme exutoire, qui est le site de
contrle.
Exemple : la Medjerda Sloughia, la Siliana au barrage.
Ces deux rivires sont des rivires mditerranennes.
Lexutoire de la Medjerda se trouve Kalaat Landlous et la Siliana est un affluent rive droite de la Medjerda .
Les monographies des oueds Medjerda (1981), Mliane (1974), Zeroud et Merguellil (1986) sont des documents inestimables pour prendre connaissance des
caractristiques des bassins versants en Tunisie et comprennent des synthses sur
les observations effectues.
Le Plan bleu est un programme qui vise la survie de la Mditerrane comme cosystme (eaux douces de bonnes qualit et en quantit suffisante).
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Le bassin versant de la Medjerda la mer avec les
principaux cours deau et les limites
http://www.google.fr/imgres?imgurl=http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/24/Medjerda_river_drainage_basin-
fr.svg/668px-Medjerda_river_drainage_basin-
fr.svg.png&imgrefurl=http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Medjerda_river_drainage_basin-fr.svg?uselang%3Dfr&h=600&w=6
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Le site dintrt (exutoire) un site o un ouvrage est construire
(dimensionnement)
un site o un ouvrage en place est ramnager ou modifier
un site dintrt pour une prise deau dans le cours deau
un site de rejet hydrique o il faut estimer la charge maximale en polluants pouvant tre dverse
un site prsentant des risques de submersion ou dinondation ( cause dune rduction de la section dcoulement par exemple)
un site dintrt pour lcologie ou le bilan hydrique
6 Cours D'hydrologie 2015 Zoubeida Bargaoui 2GC1,2,3,4
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Les caractristiques importantes
dun bassin versant
la superficie
le relief (pentes des versants); le fond de carte topographique est la base des calculs effectus.
loccupation des sols (routes, couvert vgtal, urbanisation) (cartes agricoles tablies par le MA)
la gologie (carte gologique, les affleurements)
la pdologie (carte des sols ; texture des sols)
le rseau hydrographique et son occupation actuelle
donnes socio-conomiques (exemple usages de leau; estimation des prlvements; projections dans lavenir)
Lexistence douvrages de rtention superficielle (barrages) 7 Cours D'hydrologie 2015
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Dlimitation
Le bassin versant est dfini dans une section de cours deau comme la totalit de la surface topographique draine par ce cours deau et ses affluents lamont de cette section
Sa dlimitation utilise les altitudes donnes sur une carte topographique une chelle donne. Il est limit par la
ligne de partage des eaux qui spare deux bassins
versants contigus.
lien dun site o on trouve l'lvation numrique du terrain :
http://www.cgiar-csi.org/data/elevation/item/45-srtm-90m-digital-elevation-database-v41
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Donnes topographiques
La carte topographique reste le premier document de travail pour la dtermination des caractristiques physiographiques dun bassin versant.
Il faut noter : lchelle et lquidistance des courbes de niveau
les latitudes et longitudes (rseau des mridiens et parallles)
les lvations partir des points cots, des courbes de niveau. Pour un point quelconque, il sagit dinterpoler entre les courbes.
le tissu ou rseau hydrographique avec les cours deau principaux et secondaires, les sebkhas.
Pour chaque talweg on fat attention au sens dcoulement en se reprant selon les valeurs cotes et aux les zones dinfiltration, les directions et sens dcoulement.
On mentionne aussi si le cours deau est en rive droite ou gauche.
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Le premier travail dvaluation de la pente de la Medjerda a t ralis en 1911 partir de la carte au 1/200 000 et une quidistance de 50 m pour les
courbes de niveau.
Fig. 4 Premier profil en long de la Medjerda. Extrait de Gautier (1911).
Les chiffres verticaux indiquent le nombre de km pour avoir une dnivellation de 50 m.
http://www.persee.fr/web/revues/home/prescript/article/geo_0003-4010_1911_num_20_112_7318
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Gomtrie du bassin On se rfre au cercle et au rectangle
a/ le cercle
On propose la notion de coefficient de compacit du bassin (BV) ou encore appel indice de forme Kc
Kc =(primtre du bassin/primtre du cercle de mme surface)
Kc = 0.28 P S-0.5 (Kc = 1.12 pour un carr)
O P primtre du bassin et S surface du bassin;
Kc est utilis comme paramtre pour estimer le temps de base moyen (typique) des hydrogrammes de crue cest--dire la dure moyenne des crues dans le bassin comme aTc :
a=3 si Kc< 1.5 et a=4 si Kc>1.5 avec Tc temps de concentration du
bassin
b/ le rectangle notion de rectangle quivalent (Lq, lq): de mme surface et primtre que le bassin; Lq doit tre compris comme un
indice de longueur. Cest une longueur caractristique; on rsoud le systme dquations suivant pour trouver Lq.
S = Lq lq
P = 2 (L + l )
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Courbe hypsomtrique
cest la courbe de distribution des surfaces en fonction de laltitude sur le bassin
Xi = % de la surface avec une altitude < hi
h0 exutoire (X0 = 0) ; hN point culminant (XN = 100)
calcul partir du % Yi de la surface dans une tranche daltitude h i - h i-1
k = i
Cumul SCi = Yk en fonction de laltitude hi
k =1
La courbe hypsomtrique reprsente en abscisse h i et en ordonne SCi.
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Dnivele spcifique
Cest un indice caractrisant le relief dfini come:
Dnivele spcifique Ds = D Leq-1 S0.5
Classification du relief selon la valeur de la dnivele spcifique (en mtres)
10 Ds R1 relief trs faible
25 Ds > 10 R2 relief faible
50 Ds > 25 R3 relief assez faible
100 Ds > 50 R4 relief modr
250 Ds > 100 R5 relief assez fort
500 Ds > 250 R6 relief fort
Ds > 500 R7 relief trs fort
Cet indice permet de faire des transpositions entre les bassins jaugs (observs) et non jaugs.
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Indices de pente
indice de pente global
Ig=D Leq-1
est un (pente globale du bassin) reflte le paysage (diffrent de la pente du cours
deau).
Il y a dautres indices de pente
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Exemple de
formule
empirique
reliant la
surface du
bassin la
longueur du
cours deau principal
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Lit majeur, lit ordinaire, lit dtiage profil en travers de la rivire)
Jean-Louis Ballais, Sylvain Chave, Virginie Delorme-Laurent et Christophe
Esposito Gographie physique et Quaternaire, vol. 61, n 1, 2007, p. 75-84. 16 Cours D'hydrologie 2015
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hirarchisation des cours deau hirarchisation de Schumm (1956)
cours deau dordre 1 : na pas daffluent
(en tte du rseau)
la rencontre de deux cours deau du mme ordre, lordre augmente dune valeur
un cours deau qui reoit un affluent dordre infrieur garde son ordre
lordre du bassin est celui de lordre maximal de ses cours deau
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Relations de Horton (1945) pour le rseau
hydrographique
Ln : Longueur moyenne dun cours deau dordre n Nn : Nombre de cours deau dordre n
An : Surface moyenne dun sous- bassin dordre n
Relations log-log linaires en dfinissant trois rapports :
des longueurs RL, des surfaces RA, de bifurcation RB
Ln= L1 RLn-1 : log(Ln) en fonction de n est linaire croissant
An= A1 RAn-1 : log(An) en fonction de n est linaire croissante
Nn= N1 RBn-1 : log(Nn) en fonction de n est linaire dcroissante
Les valeurs courantes sont :
3 < RA < 5; 3 < RB < 5; 1.5 < RL
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profil en travers dun cours deau en une section
caractris par pour une cote h donne observe au limnimtre par: Profondeur de lcoulement: d(h)
Vitesse moyenne dans la section : V(h)
Largeur de lcoulement (au miroir): w(h)
S section de lcoulement : S(h)
V=kQm ; w= aQb ; d= cQf avec Q=Vwd ;
Coefficients tels que : (m+b+f=1 et le produit k a c =1)
Si on fait des jaugeages, les coefficients de rgression (k,m,a,b,c,f) peuvent tre estims.
Ces coefficients sont stables lorsque la courbe de tarage est stable; sinon ils seront modifis
Le suivi dans le temps de la modification des profils en travers est trs important pour avoir une bonne estimation de la section du cours deau et de la courbe de tarage Q(h) permettant lestimation du dbit.
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Temps caractristiques Le temps de concentration Tc est le temps maximal qui serait mis par une
particule deau du point le plus loign, pour atteindre lexutoire. Si on dispose denregistrements de pluies et dbits, on peut estimer ce temps pour un vnement pluvieux donn.
En pratique, on adopte des formules empiriques de calcul du temps de concentration (d, m, a, b, c sont des paramtres de forme gnrale)
tc = d nm Aa Lb Ic
L longueur du cours deau principal
A superficie du bassin
I pente (sans units) (en toute rigueur cest la pente du cours deau mais on peut adopter un indice de pente dfaut)
n paramtre reprsentant une rugosit du bassin
Formule de Ventura (le paramtre n nintervient pas dans cette formule)
d=0.1272; m=0; a=0.5; b=0; c= - 0.5 pour A en km, L en km; I sans unit (m/m); tc en heures;
Formule de Passini (le paramtre n nintervient pas dans cette formule)
d=0.108; m=0; a=1/3; b=1/3; c=-0.5 pour A en km, L en km; I sans unit (m/m), tc en heures
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Valeurs typiques du paramtre de rugosit pour calculer le temps de
concentration
Type de sol Paramtre n
Pav lisse 0.02
Sol nu 0.10
Gazon peu couvert 0.30
Gazon trs couvert 0.80
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Exemple du bassin de Bouarada au pont route
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Superficie 96.9 km
Primtre 46 km
Longueur du Talweg principal 17.5 km
Pente du talweg principal 2.5 %
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Rpartition du relief sur la surface du bassin de Bouarada
au pont route (hypsomtrie) (Extrait du rapport hydrologique sur Bouarada, Saadaoui, 1986, DGRE)
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altitude min de classe m alt max de classe m Centre Classe m superficie km % superficie
650 705 677,5 1,0 1,0
600 650 625 2,8 2,8
550 600 575 5,3 5,3
500 550 525 14,5 14,6
450 500 475 22,1 22,2
400 450 425 25,0 25,1
350 400 375 16,7 16,7
300 350 325 9,2 9,2
267 300 283,5 3,1 3,1
267 267
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Utilisation du tableau pour tablir la courbe
hypsomtrique (laltitude moyenne sobtient aprs estimation de laire sous la courbe)
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Courbe hypsomtrique
0
20
40
60
80
100
120
267 317 367 417 467 517 567 617 667
Altitudes (m)
% s
up
erf
icie
> h
H5H95
Dnivele
Pourcentage de la superficie au dessus dune altitude donne
altitude (m)
95%
50%
5%
H95% H5%
H50%
(mdiane)
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Caractristiques du bassin
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Lq 17.44 km
lq 5.55 km
Kc 1.31
H moyenne 444.8 m
H mdiane 439.8 m
H 5% 588.8 m
H 95% 310.2 m
Dnivele D
Ig m/km 159.2 m/km
Ds 157.2 m (relief assez fort)
Temps de
concentration
formule de
Ventura: 33,1
heures