BASSIN VERSANT DE V/ARANIENE-KORHOGO

Mesures du mois de juillet 1983·

RAPPORT DE STAGE

OFFICE OE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE ET TECHNIQUE OUTRE':" MER

CENTRE D'AoiOPODOUMÉ - CÔTE D'IVOIRE

B,P. V 51 - ABIûJAn

y. KOFFI

Septembre 1983

•1111111111111·

1111111

OFFICE DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE ET TECHNIQUE OUTRE-MER

CENTRE D'ADIOpODOU~œ

B.P. VS1 ABIDJAN (Côte d'Ivoire)

Laboratoire d'Hydrologie

RAPPORT DE STAGE

BASSIN VERSANT DE WARANIENË - KORHOGO

Mes ur e s du mois de juillet 1983

par

YAO IÇOFFI

s ap t.embre J 983

111111111111111111111

2

AVANT PROPOS

Une bonne initiation à la recherche passe une experlmen­

tation en données réelles sur le terrain. Le stage que j'ai effec­

tué à l'ORSTOM s'insêre dans le cadre des activités du laboratoire

d'Hydrologie de cet organisme. J'ai eu l'occasion de m'initier

à l!hydrologie analytique à l'occasion d'une étude sur le bassin

versant de Waraniéné. Le bassin avait déjà été l'objet d'un tr~­

vail approndi entre 1962 et 1972.

L'extension rapide de l'agglomération de Korhogo et une

mise en culture systématique a profondement modifié le milieu ces

derniêres années. Et il a été. jugé intéressant de reprendre une

.. campagne de mesures hydrologiques pour faire 1 e point de cetteévolution.

Je remercie Messieurs Pierre CHEVALLIER et Alain

GIODA qUI ont assuré l'encadrement de c~ stage en y associant

l'ensemble des agents du laboratoire d'Hydrologie d'Adiopodoumé.

-.

---------------------

DRES Direction des Recherches en Eaude Surface.

CRO Centre de RecherchesOcéanographiques .

1 ~énétiqUe Café"-__1

1 Diva le PIERRES 1

1 Man_~OUA~~ _

!---;o~a::M. FILLONNEAU

,~L-._. ~

11 0 • !_ .... E.S. 11

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1- Korhogo .1

1

11

T.P. HYDROà -- Abidjan

Bouaké

BOURGES

Directeur

~

DIRECTION ORSTOM 1

!en Côte d'Ivoire j

1

Mr. B. POUYAUD J~ .

I~~oum~ _1 J. COLLINET 1 :. .--__._J 1~

L_::lPetit Bas:am 1

P. RICHARD 1l

C.R.O~M. ROTSCHI 1

l

Organigramme

1

11111111111111111111

4

1. INTRODUCTION

Dans l'obiectif de former des techniciens de haut niveauintellectuel, l'Ecoie Nationale Supérieure des Travaux Publics secharge d'organiser chaque année des stages pour ~es élèves en annéEde formation. Pour parfaire la connaissance technique et l'espritd'équipe des futurs cadres, l'Ecole se fait fort de les insérerdans le monde du travail.

L'intégration de ceux-ci dans la vie du milieu est aussiimportante que le thème étudié pendant le stage.

L'Hydrologip. est la science qui étudie les eaux. Elles'intéresse aussi bien aux eaux de surface qu'aux eaux souterrai­nes. Pour mieux cerner un problème hydrologique il faut une connaissance en hydraulique en hydrogéologie en statistique et en clima­tologie.

Les données hydrologiques procurent de nombreuses infdr­mations de grandes importances â la réalisatioIl des ouvrages.

Un chantier routier exploitera les valeurs des crues ex­ceptionneJles. Ailleurs un constructeur de barrage hydro-électri­que sera supposé connaître la.rivière sur le plan hydrologique etle bassin de retenue. Une carte pluviométrique d'un bassin sera la·bien venue dans un service agronomiqu~ : etc ...

Le stage dont le thème est l'étude du bassin versant dela région de Warani6né a duré deux mois (4 juillet au 4 septembre)a été supervisé par Ml' P. CHEVALLIER.

II. PRESENTATION DE L'ORSTOM

L:Officc de la recherche Scientifique et Techniq~e

d'Outre-Mer (ORSTOM) est un organisme qui a pour.activité la re­cherche. Cet organisme oriente ~es travaux aussi bien sur les

. sciencesde la terre que surIes sciences naturelles. Installé enCôte d'Ivoire depuis l'année 1946 l'ORSTOI\I d'Adiopodoumé est leplus ancien d'Afrique. Son siège est â Abidjan, il possède plu­sieurs antennes r6parties dans le pays (voir organigramme 1).E-,idclT',;1ient le siège d'Abidjan est une filiale sous la direction gé­nérale de celui de France. COnlllle celle de la Côte d'Ivoire lesfiliales sont dispersées dans le monde.

La station d'Adiopodoumé regroupe en son sein 11 service~

et 9 laboratoires parmi lesquels se trouve le laboratoire d'Hydro­logie (voir organigramme 2). Le service d'hydrologie de l'ORSTOMest assisté dans ses travaux par la D.C.H. (D.R.E.S.).

Il sc charge aussi de la formation des Elèves-ORSTOM desstagiaircs-ORSTOM ct des stagiaires de vacances. Il admet deux ansde spécialisation des ing6nieurs.

1f rganigramme

- (2)

La Station d'ADIOPODOUME

D.R. COLLINET

r----------------------,------------------------11 Laboratoires Services

1- BioclimatologieM. MONTENY

• Services Administratifs et Financiers

GarageElectricitéMécanique de précision

Entretien

• Service Travaux (CAPGRAS)

• Service Expérimentation Biologique

M. NEDELECMl'!. CASENAVEet CHEVALLIER

1- Génétique

1- Hyc1rologie

1

M. CHARRIER

1-Pédologie ExpérimentaleM. VALENTIN

Sol, eau, végétaux

~ Laboratoire des RadioisotopesDépannage élect1"onique. (BURGAUD)

~ Service Cartographie

M. FRITSCH.

'fi Labo PhDtO.H. NICOLE

~ Centre de CalculM. NOIROT

M. DUBREUCQ<:- Botel

Utilisation de substance radioactiv

$ Labo. de PétrographieM. -ïfANRION

• Bibliothèque-DocumentationMme. CRETIN

• Laboratoir~ d'Analyses (GOUZY)M. CADET

PhytopatholozieM. GEIGER

- Phyto Virologie

M. THOUVENEL

111- Pédologie M. LEVEQUE

- Physiologie Végétale1 M. CRETIN

1111111

11111111111111"1111111

6

En somme le service Hydrologique se compose de deux in­génieurs, de deux techniciens confirmés français, de quatre techni"ciens ivoiriens, de deux ingénieurs stagiaires (un Français et unCamerounais) et d'un stagiaire de vacances.

III. PRESENTATION DU SUJET

La tâche qui m'a été confiée est l'étude du bassin vers an­Waraniéne. Cette tâch~ se subdivise en quatre grandes parties.

La prémière partie est descriptive, elle met en reliefla station géographiqile et les caractéristiques morphologiques dubassin: La deuxième partie mç permettra de décrire les équipementspluviométriques et hydrométriques et de connaître leur fonctionne­ment. En outre une troisième partie regroupe les mesures de hauteu'pluviométrique et la mesure de débit en rivière. En suite une qua­trième partie nous permettra d'exploiter les données et un bilanhydrologique s'ensuivra.

La troisième partie est expérimentale et s'est accompliesur le bassin pendant trois semaines; cette étude donnera des ren­seignements intéressants lors de la construction de la pisteKorhogo-Doka ."

IV. EXPERnŒNTATIœ~ SUR LE BASSIN VERSANT DE WARANIENE

4.1. Descripti on du bass in versant

4.1.1. Définition

Un bassin versant est la surface topographique d61imitéepar la ligne des crêtes et drainée par une rivière de telle façonqu 1une goutte d 1eau tomb6c dans la région et qu~ s"1écoule pass~ pa­11 exu toire.

4.1 .2. ~~_?~!~§-!~2~Lg§2gE§-~h!g~~

Le bassin versant situé à 5 km à l'ouest de la ville deKorhogo et à proximité du village de Waraniéne est facilementaccessible.

Le bassin a une forme de demi-cercle et a les caractéristiques suivantes :

superficie 2,24 km2- périmètre 6 km

111111111111111111111

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LA GABTE TDPDGRAPHIQUE DU BASSINDE VlitH1ArJ IENE

LES STATIONSDE MESURES

VI PLUV IOMETRE

;t:. P LUVIOGRAPHElrl L1MNIGRAPH E

FIG 1

"

3

lil stati,snoll/don.

pluviomètres et

stations ùe mesures :7 disposent d'unpluviolllètre chacune.~ augets basculeurs ct un pluviomètre

4.2.1. Identification des aupareils--------------------~--_.. _--

Le bassin est équipé de 6 appareils de mesure ies préci-

L'indice de compacité est le rapport du périm~tre dubassin au p6rimêtre du cercle ayant la même surface.

Le rectangle équivalent d'un bassin versant est le rec­tangle qui a la même superficie et le même périm~tre que ceux dubassin.Les dimensions du rectangle sont :

- Longueur L = 1.,6 km- Largeur 1 = 1~4 km.

le = 0,28 P72

1 = P (1 ± /1 - 1 6S)4" PT

où S est la superficieet P le périm~tre

- une altitude maximale de 412,9 III

- un altitude minimale de 378,9 m- une pente moyenne de 21 rn/km.

La longueur de la rivi~re est 1,5 km.

C'est la longueur du cours d'eau qUl draine le bassinrapportée à la superficie de celui-ci.

le = 1,12Son relief doux d'une val.lée classique présente

Dd = LS

Dd = 0,669 km/km2

pitations- ùeux pluviographes à augets basculeurs, 3

un s nowdcn.Il est parscmG Je 5Les stations 4,5 ct2 a un pluvlographe

111111111·1111l'

1111111

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1

TR ACE DES ISOHYEïES DE JUILLET

BASSIN VERSI\:..J T de WARANIENE

.; PLUVIOGRf.\PHE

ID LiMNiGRAP HE

FIG 2

• 154·3

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FIG 3

VUE DE DESSUS

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VU E DE FACE

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4 .2.4.2. Le Fonctionnement du Pluviographe

4.2.4.1. Le corps de l'appareil

11

pluviographe à augets basculeurs.

Le pluviomètre4.2.2 .. 1.

La station 6 possède

C'est un seau, tronc-conique avec une bague de 400 cm2 desection. Monté sur un support à un mètre de hauteur il est plac~

à une distance raisonnable de tout obstacle. Il sert à mesurer lahauteur d'eau. Des éprouvettes de mesure de hauteur de pluie leursont affectés. Elles correspondent à la section de la bague.

Les précautions prises pour l'installation d'un pluvio­mêtre sont d'autant ~lus importantes qu'elles s'opposent aux per­tubations dûes aux obstacles. En outre le pluviomètre est exposéaux enfants, aux oiseaux et aux insectes etc. C'est pour quoi lesutilisateurs doivent l'entretenir soigneusement. En fonctionncmen~

la précipitation est interceptée par la bague et collectée dans leseau. On remarque que la réception peut être pertubée par le vent.

Il a la m~me forme que le pluviomôtre à un mètre du solsa bague pen71et de. relever la hauteur d'eau au sol. Une grillem6tallique autour de l'appareil permet d'~viter les rebonds desgouttes d'eau~ On a remarque que la haJteur d'eau au sol est su­périeure à celJe du pluviomètre à un mètre du sol. Cette variationde hauteur d'eau croît avec la latitude en Afrique Occidentale.Cette variation est dûe au vent l'Voir fig. 5) ..

Il est constitu~ d'un abri métallique la guérite surmont0par un bague receptrice de 400 cm2. Un entonnoir' gui~~c les gouttesd'eau jusqu'aux augets. Le~augets sont solidaires du corps del'appareil qui est placé au dessus d'un seau collecteur.

Deux augets mobiles autour d'un axe horizontal commandeune pièc e en forme de co eul' ; 1 e iïlouvement es t transmis à Ull S tr le tqui l'inscrit sur la feuille. Un mouvement d' horlogerie entrainele tambour dans J,e mouvement de rotation. Le tambour effectue unerotation complète en 24 heures.

L'un des auget.s en position haute reçoit de l'cntonnoirl'e;1u de la pluie. Il hascule pour dC'\icrser son contenu cLJ.~lS l?se:w (un hJ.sculement d'auget corrcspond à 20 g d'eau pour .Les lJa­fUf's de 400 cm2) tandis que le stylet inscrit sa corrc~~pOJld<JJ1Ce cnhauteur d'cau ~~ur le t::u.1boul" soit. 0,5 mm. Le dé~uxième aUi'ct ~~(: J:!(:~t

CH position de remplissage. O!1 obtient une courbe de h",utc1l1' d'C8.Ll

CU:l.UJ.f.C 8,1 fOilction du temps appelé plu\'iogrammc.

111111111111111111111

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rHi 5

46

Hlll1ll1]

PG2

111111111111111111111

nL si = S

1 = 1

Sa détermination est â l'appr6ciation de l'hydrologue.La pluie utile est la partie de l'averse ayant pu raisonnableQentdonner lieu au ruissellement.

1 3

Les difficultés de mesures

La méthode de THIESSEN

4.2.4.3.

4.3.3.1.

4.3: Pluie moyenne sur le bassin

Les pluies sont classées selon leur intensité et leureffet sur le sol. Les pluies qui intéressent le plus l'hydrologuesont celles qui produisent un écoulement.

On ne peut pas considérer que le premier basculement lIlarque le début de la pluie ni que le dernier coup d'auget correspondâ la fin de la pluie. En effet la pluie commence quelques minutes(le temps nécessaire au remplissage) avant le premier basculement.Elle peut se terminer quand l'auget n'est pas plein ou au moment cldernier basculement. On ne peut donc pas donner la durée exactede la pluie mais celle lu sur le pluviogramme nous servira pourles calculs.Acelél. il faut ajouter les erreurs de lecteurs et decalculs.

Les averses aux différents endroits du bassin sont dehauteurs différentes ; on entreprend une homogénéisation de lapluie en vue de faciliter l'exploitation des valeurs et de connai­tre le volume de la précipitation sur le bassin.

Elle permet de déterminer la moyenne pluviométrique surun bassin versant.Soit n le nombre de pluviomètres situés â divers endroits du bassjon définit par la niéthode des médiatrices une fraction de la sur­face du bassin comme étant la ZOJ!e d'influence du pluviomè'tre. Air,pour n pluviom~tres on aura n surfaces élémentaires telles que

C'e.st la partie de la pluie qui a donnée lieu à un ruis­sellement. On lui connait une hauteur efficace, une durée efficace

·une intensité efficace et un volume efficace.

111111111111111111111

1.111:1.1111111111111111

14

Le rapport de chaquè surface élémen-taire â la surface totale est le coefficient qui pondère la plu­viométrie dans la région de manière â la ramener à l'echelle du bassin

sS est la surface totale du bassin elle vaut 2124 km2.

on obtient le tableau suivant en rapportant les surfaces élémen-taires â la surface totale. 1

n° de 2 4 5 6 7Station

si 0,14 0,23 0,39 0,71 0,77

% 6,25 10,27 î7 ,41 31,70 34,37

d'où 11 expression de la pluie moyenne es t

~o Pm = 6,25 P2_ + 10,27 P4 + 17,41P s + 31,7P G + 34,37P 7

Application voir tableau des hauteurs de pluies page 16.

C'est la quantité de pluie tombée, exprimé en ha.uteurd'eau par unité de temps. Elle traduit la vitesse d'humectation dusol.

. L'averse n'a pas la même intensité pendant toute sa durée.

L'Isohyète c'est l'ensemble des points de même hauteurpluviom6trique. Le trac6 s'effectue comme celui de la courbe deniveau topographique. Entre deux stations pluviométriques dontl'6cart entre les hauteurs de pluie est appréciable on décide pourréduire cet écart de faire passer une suite d'isohyètes de raisondonnée. On divise la distance entre les 2 stations proportion:1Clle­I7l e Il t à 1a 11 (3 ut CUl' cl e plu i e a t tribuée à l' i s 011Yè te. Lamê lile 0 p éTa t i 0 Ii

s'effectua pour les stations environnantes. La courbe passant parles points de même hauteur de pluie constitue l'isohyète. Lorsquepour un bassin versant tous les isohyètes sont tracés on (ht qu'ona établi le T~seau dl isohyètes Le réseau cl. , isohyètes seTt 2 homogé­néiser la pluie sur le bassin.(voir le r'éseau d'isohyètes sur la fig. 2).

•1111111I­I111I-

I111111

15

L'histogramme qui exprime la valeur des intensités instantanées des pluies est dit hyétogramme (1 = f(ât)). Il met â profitla période de forte pluie et la durée totale. Il sert â expliquerd'autre part l'hydrogramme de la crue correspondante.

Le dépouillement du pluviogramme permet de construire lehyétogramme. On tranche ne intervalles de temps l'axe de la durée,â chaque tranche correspond une variation de la hauteur d'eau. Lerapport de cette hauteur d'eau â l'intervalle de temps est l'inten­sité de pluie insta.ntanée ..(voir hyétogramme fig. 9,10 et 11.)

4.4. Eguipement Hydrométrique

Le bassin de Waraniéné possède une station hydrométriquesituée à l'exutoire. Elle comporte un limnigraphe "OTT x" et uneéchelle limnimétrique.

Il est constitué d'un tambour horizontal, d'unelongueurutile de 430 mm: Le tambour est relié au chassis pour des paliers âbilles. Le limnigraphe enregistre les variations du plan d'eau. Unehorloge placfe à une extrémité assure la rotation du tambour. La partieimprimante se compose d'un stylet sur un tige horizontale rotative liéeau flotteur. La liaison flotteur-palier à billes transmet la fluctua­tion du plan d' eau au stylet qui l'imprime sur la feuille du taliü>our.Apr~s une pluie le limnigraphe enregistre les variations en fonctiondu temps ou limnigrauMe.

La rré~;ence des débris organiques dans le pui ts du flot­teur et le colmat::..ge du cal~al d'amenée sont à éviter-. -Il faut vérifierla dérive de l']lorloge /)our palUel' aux erreurs de mesure. Cependant sesapplications sont multiples. Il est utilisé pour étudier le niveau des_lacs, des flcllves et des nappes souterraines. La lecture des mesuresest très facile grâce au plexiglass.

Ulle échelle limnimétrique est une plaque eraduée en mé­tal émaillé installé dans le lit d'un cours d'eau de telle façon quesa partie inférieure trempe tou_jours dans l'eau lors des étiages lesplus s€:vères. Graùu6 en cE;ntimètres, en noir sur un fond jaune ou blanc)1e 1 i mn ÏJ:l è t r c cl 0 11 11 e 1a val e II r cl II tir <1 n t. d' eau J. ans 1 e 1 i t. lIa ] e ]ilê ­me aspect C"[u'une mire topographique.

• 16

1',oll't('lor 1""''''... ,,-· """O,.w·I:f'· ISG 8 rnl l1•• • .... ,..: t~{J I,.. l .•• l' rl l,.. la ~ • \ •• t..... .,.. ..L,:,s pl[S'2Iltes ho.uteucs de pluie moyenne soat celles des stéltiorls-3,!f,S,G ct 7 (:.~Ll~seules ces stations touchent le hassin. 0

-----'-._------

Jui lletMois

JOURNALIERE

Bas sin: Waraniéné

PLUVIOMETRIE

1983P,nnée

.3 12,9 13,9 12,0 14,7 14,2 16,5 14,1 14,3 14,92

, -~5l~,d 31,2 26,7 33,8 33,7 36,1 28 32, 72h~ ~ _

~-~-I--I .1]_G._7~1 6·~III~l8~·-_~_9tU~Jk1 --L2=_67l~~_~__-=--==_'_-k-_: =-_2'_SJ=J-_2...!..'=7+t·-22-'6=--1__

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•11111111111111111111

1 7

On l'installe de préférence au bord du lit du fleuve.Le lit à cet endroit est rectiligne avec une pente assez faible.Pour l'installation proprement dite, on fait une fouille horizon­tale qui conduit l'eau au droit du puits à flotteur; ce qui en­gendre un système de vase communicant. L,e pui ts à flotteur a unepartie supérieure qui est soit métallique soit en béton selon ladurée de mesure. Des précautions sont prises pour éviter les en­vasements.

Une échelle de contrôle limnimétrique est placée à pro­ximité dulimnigraphe pour vérifier le niveau de l'eau. On éviterade l'installer sur une pile de pont.

4.4.4. L'installation du limnimètre

Il est installé dans un lit rectiligne pour qu'on puissechoisir une station de jaugeage. Il est enfoncé suivant la vertica­le dans le sol et dans une fondation qui le maintient dans sa posi­tion. Il est placé en amont d;un ouvrage pour ~viter les pertur­bations et dans un endroit accessible pour faciliter les relevés.Son emplacemeùt tient compte de l'édification des futUTS ouvrages.On nivelera son zéro par rapport à un ouvrage fixe. On évitera lespiles de pont et les, zones de remous puur son installation.

4.5. La mesure de débit.

L1 étude du régime d'une rivière se résume à la détenni­nation du débit de celle-ci à une péTiode donnée, afin de s'assu­rer des variations notoires aussi bien en saison pluvieuse qu'ensaison sèche. Pour ce faire on ent:repTf:~nd des uesures de débi t.

"

En effet on jauge la rivière pour différentes hauteursd'eau dans le lit. On établit alors la courbe du débit en fonctionde la hauteur limllimétriquc (~ = f(h)) appel§ courbe de tarage.Cette courbe défini t pouTure hauteur d'eau donnée, un débi t. Ell.epermet de prévoir le débit des crues exceptionnelles, apr~s uneétude statistique.

4.5.1. Débit

Le débit d'une rivleTe en une section donnée, est laquantité d'eau qui traverse cette section par unité de temps. SonunitG dépend de son importance :Les ,-1ébi tS'lolumiques très importants sont exprimés en m3/s tandis­que les moins importants sont exprimés en m3/h ou l/s.

1

11111111111111111111

18

Afin de déterminer le débit dans une section de la ri­VIere on procède par des mesures de vitesses d'écciulement. L'en­semble des jaugeages de la rivière pour différentes hauteursd'eau condui tau tracé de la courbe de taraae.o

4.5.2.1. Princip? de jaugeage au moul inet

La mesure de vitesse implique l'usage de multiplesappa­reils aux fonctions complémentaires. Un moulinet fixé sur une per­che permet cl' obtenir le nombre de to.ll~S de Il hélice grâce à uncompteur. Le choix de la section est telle qu'en ces lieux les li­gnes de courant sont parallèles entre .elles. L'intérêt de ce pa­rallélisme rend la vitesse de rotation de l'hélice uniforme. Lalargeur au miroir étant choisie et mesurée. On choisit des verti­cales de mesures. Sur chaque verticale on fait une mesure ponctuel­le pour différentes valeu~de la profondeur. Par double intégratio:on en tire d'abord le débit par unité de largeur â chaque verticaleet ensuite le débit de la rivière. Plus il aura de points sur laverticale plus la parabole des vitessffise rapprochera de la réalit,

4.5.2.2. Méthode du jaugeage au moulinet

Sur chaque verticale on choisit de faire un certain nom­bre de mesures selon la profondeur de la rjviêre.~uivant la verti­cale on trempe le moulinet orienté parallèlement au courant. Onrel~ve S\Jr un carnet de j'augeage le nombre de tours au compteuret le temps. On refait la m~me mesure pour une autre position, dumoulinet sur la m~me verticale. Ce type de jdugeage est dit jau­geage point par point. '.

4.5. :.. 3. Le carne t de jaugeage(voir page 21)

Il doit comporter toutes les informations pour facili­ter le d::1jouillemcnt. Il indique la date, le nom de l'opérateur, Irnuméro et le,oas de l'hélice, la nature du lit, la largeur au mi­roir~ la profondeur de chaque verticale la profondeur à laquelleest le moulinet, le nombre de tours par seconde, la distance ~ larive de départ et la hauteur limnimétrique.

4.5.2.4. Jaugeage sur passerelle.

On construit une passerelle pour des grandes crues; cruedont les hauteur~; et les llébits sont importants.

Un support placé sur la passerelle permet de faire couliscr une per.ch0 graduée et de placer le moulinet en un point precisde la section moui.llée. La passerelle étant graduée donne la posi­tion de 1.:1. perche par rapport à la rive.

'q,.

4.5.3. Le moulinet

-v an + b

Le moulinet hydrométrique utilisf est du type OTTCl ; il se compose de deux parties essentielles le corps du mouli­net et -l'hélice.

L'hélice

Description

Fonctionnement d'un moulinet(schéma fig.· 4)

Le corps du moulinet

4.5.3.1.

4.5.3.2.

4.5.3.3.

4.5.3.4.

-ou v -- est. la vi tesse

a le pas de l'héliceNn == T le nombre de tours par seconde

b la vitesse de frottement.

Le moulinet se compose d'un corps qui donne accès aubranche:m'3nt du conptcur, d'un aimant de commande, d'une hélice,d'un 6metteur d'inpulsj.ons d'un axe fixe et d'une vis de hlocage.

L'hélice actionne l'intcrruoteur qui transmet les effetsau détecteur J'impulsio~l::t.Lorsquc l'h61ice fait un tour elle fennele circuit, il sc produit une impulsion qui est conduit au J6t~c­

t.cur.L ' ut il L; a t ion du mou linc t néces 5 i te uns upp 0 l' t (]J 0 r C;l e ,

~;auJ1l0n) dl' li\ë.ni.èrc à ce que l'appareil trempe dans l'eau.

Le moulinet est un des outils premiers de l'hydrologieIl mesure le chemin parcouru par le fluide pendant une durée t.On obtient alors la vitesse moyenne du tube de courant dont lasection est balayée par l'hélice du moulinet lors de la prise detemps.

C'est la partie mobile du moulinet. Elle s'emboîtedans le corps de l'appareil et tourne autour de l'axe. Elle balaieainsi un champ proportionnel à son rayon. Une hélice a un pas quila cal'actérise et régit la fonction de tarage. Le pas de l'hélice~st la dj.stance parcourue par le moulinet placé sur un chariot da~s

une eau calme lorsque l'hélice a fait exacte8ent un tour. On remar-quera que la sensibilité est d'autan~ plus forte que le pas estplus petit. Un petit courant pourra faire tourner une hélice à fui·tIc pas ; 0 n ne l' li t i 1 i s e r a pas pou r de t r è s for ts . cour an t s à caus ,de leur sensibilité. Ainsi on choisira le pas selon la force ducourant. On détermine la formule de tarage du moulinet en tenantcompte du pas de 1 'hélice et de la vitesse de frottement soit:

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• 20

4.6. Depouillement du jaugeage Pél:r points

Pour connaître parfaitement le lit à cet instant on cal­culera des param~tres complémentaires dits paramètres hydrauliquesOn calculera :

- la sectioll raouillÊ:e du lit par planimétrage cIe la courbeP (profondeur) = f(x)

- la largeur au miroir est mesurée sur l'axe des abscisses. aldistinguera la largeur au miroir utile de la largeur au miroir. Lal,3l'gcur au miroir utile est la largeur du lit pour laquelle on con:tate au moulinet qu'il y a écouleillcnt.

- la vitesse moyenne u = Q/S.

v = 0,2309 n + 0,038

v = 0,2580 n + 0,004

v = 0,0565 fi + 0,034

v = 0,054 n + 0,048

n < 1,25

n > 1,25

L'hélice 23350 - 3.

L'hélice 23344-1

n < 5,6

n > 5,6

1

. Le d&pouillement d~_j~ugeage cst la m6thode qui consisteâ déterminer le débit d'une rivière â partir des mesures de vitessefaites dans la section de mesure. Le calcul du débit se fait parune double intégration de la vitesse: la première nous donnerale débit par unit6 de largeur ; la deuxième nous conduit au débittotal. Pour ce faire on dispose de la feuille jaugeage laquellei'enferme tous les rens eignemcnts conce::nan t la rivière en ces li 8œOn fera attention au moulinet qui ont plusieursforI1lUles de tarage,On proc6dera au calcul de la vitesse angulaire de l'h6lice ~VJ)

Cil chaque point de la verticale ct ensuite la vitesse linéaire,On utilisera la méthode des paraboles, pour ce faire on 6tablirales paraboles de vitesses pour chaque verticale. L'axe des ordon­n~es (profondeur) dirig6 positivement vers le bas tandii que l'axedes abcisses (vitess~ est horrizontal . Ils sont gradués selonun repare con~enable et ils donneront La parabole des vitessesdont la surface est le dfbit par unité de largeur du lit. Signalon~

que la valeur de la vi tesse au fond du 'li t déD0~nd de la nature dulit. Dans notre cas la courbe aboutira au foîlQ presqu'horizonta--lenent pour llunique raison que léS vitesses sont assez faibl(~::

et le fone1, du li t est lisse. 'LorSQue les débi ts élémentaires detoutes les verticales d~ la secti~n de la rivi~re sont défjnis onentreprend la dŒtcrmination du d6bit. On trace une droite horizon­tale représentant le plan d'eau et en :ndonn(e en a les débi tsélémeTltaires en planiLlétrant la courbe (q = f(x)- ensuite on obtien<le d6Git (Q) de la rivi~rc. Le même axe des abscisses nous pernetde tracer la courbe des vitesses de surface Vs = fex) ct ln scctio)lflouillée (S).

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24

(Vms) la vitesse' moyenne de surface c'est l'aire de lacourbe de vitesse de surface rapportée à la largeur au miroirutile.

On établit le rapport U/Vms qui présente un intér~t par­ticulier pour le j"augeage au flotteur; c'est la vitesse moyennespécifique qui assure le déplacement du flotteur. (voir dépouille­ment jaugeage).

4.7. La courbe de tarage

Par le biais des dépouillements des jaugeages des ri­Vleres à différentes hauteurs d'eau, on établit la relationQ = f(H) appelée cou~be de t~rage ; cette courbe de tarage carac­térise la rivière peddant la période d'observation. La configura­tion du lit peut varier dans le temps et modifier ainsi la courbede tarage.

Pour tracer une courbe fiable on observera plusieurs foi~

la rivi~re. Cette précision dependra de la variation du plan d'eau

A chaque hautc,-lT correspond un débit ainsi on connaît lereglme de la rivière. En cas de crue la courbe contribue ~ la d6­termination Je l'hydrogramme de crue.

Dans la période du mois de juillet, les observations ontété fai tes sur la rivière de \Jar a~li éné. Pour des hauteurs dl eauvariant de 9,5 à 28,5 on j'ai établi la courbe d'étalonnage àl'exutoire du bassin de Warani€ne (voi~ fig. 5).Les différents j~ugeages ont donné les résultats suivants.

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FIG 8

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26

V. EXPLOITATION DES RESULTATS

Le bassin de Waraniéné est un bassin d'expérimentationcar d'une superficie assez peti~ il donne d'importants moyens dele cerner. On utilisera quantitativement et qualitativement lesdonnées pluviométriques et hydrométriques.

5.1. Les précipitations

Toutes les précipitations observ6cs ont une hauteur d'calmoyenne à l' 6chelle du bas sin infér i eu re à 40 Jum. On noter a que 1ahauteur maximale de pluie_ enregistrée est 38,6 mm. L'intérêt d8Sstations pluviométriques c'est qU'8llcs nous 6ffrent un réseaud'isohyate nous défissant les zones de fortes hauteurs de pluiescumulées pendant la période d'observation. Les hauteurs cumuléesde.pluievarient de 142,6 à 167,5 !1lJi1 dans le mois de juillet et ce­la du nord au sud. La hauteur moyenne des pluies cumulées est156,8 IalIl (voir tableau de précipitationspage 16:).

. Le h;"étop,rar.lTile donné par le pluviogramme (PGG) sur lafig (10 .. traduit la pluie du SO.07.S3. C'est une averse d'unein t ens i té 11o)'crme de 9) 8 !i,:;~/ h pcnelan t deux heure s et six mi nu t .;:::;;:Jvec une ffi:i'.me ri 1 intcnsiU:'s instantanées trè:s l'éi1arties. Cette aver­s e cl e h ,1 U t eu r 1 8 "t mm a un:; in te ns i t é i ns tan tan é e max i F\ale de 21mm/ho Cette intensité survenue 13 Inn après Je début de la pluiea suffi pour atteindre la pluie efficace et la pluie utile.

L'hydroeramm~ d~s crues est la courbe du d6bit en fonc­tion du temps Q = f(t). En cffet après une averse utile, le ruis­s811em~nt fai': véniel' le nlveau dans la rivière. A l'exutoire unliElnigraphc dorme la hauteur cl' eau en fonction du 'temps qui tra­duit l'alJure du plan d'eau dans le temps. En se servant de lacourbe de tarage et du liLmigr:'1.DlJ:lc on construi t l'hydrogrammc dela crue. Pour reconstituer la crue d'une averse on opère par tran­che verticale sur le limnigramme. A chaque tranche correspond untirant d'eau le'Tucl est rcporté sur la courbe de tal~lge pour dé­duire le débit. Chaque hauteur est assortie alors d'U~l déhit. On cor·truit ajnsi la courbe (Q = f(t). Cette courbe offre le temps levolui~,i::' c1'c:l.u rujsselléc~ le temps de montée et le temps de base.

- le temps de base est la durGe totale de ruissellement- le ter-.ps de r:wntée est le temps qui s '6cou.le entre le début de

la crue et le sommé"~t dc la crue. On déduira la lame cl' eau ct lecoefficient de ruissel]e~ent.

- la lame d'eau est le rapport du volume d'eau ruissellée à lasurface du bassin

- le coefficient de n ..1isseller:lCnt cst le rapport de la lan~c (1' creUà la hautcuJ' 1l1uvionétrique.

Le temps de montée est de deux heures et le temps de ba­se de 7 heures avec un coefficient de ruissellement de 0,011.

Le volume d'cau ruisseJlée donnée par J 'hyùrogramme c'es:­un terme important dans l'établisscl:lent du bilan.

27

Interprétation de" l 'hydrogramme fig 10 de la crue du30.07.83

5.3 .

A priori vu la taille du bassin (2,24 km2) le ruissel­lement doit se faire aussit5t avec un temps de base assez court.Mais il n'en est rien'; les espaces cultivés ont facilité l'infil­tration. D'autre part le marécage cn amollt couvert d'unevégétationhcrbac6e retarde le ruissellement. Pour une pluie d'une intensitémoyenne de 9,2 n'l2:i!h pend8.nt 2 heuros 6 minutes on a collecté un vo­lume ruissc~llé de 457,2 Jil:-î sur un temps de bas2 dG 7 heures. La 12,­In c (il eau est de 0, 2 04· lr..m. L Cl h ilut e L1, l' cl' eau c () r r es p 0n cl Clnt au cl é b i. tde po i TI teest' 1 5 ,8 c TI!. La h <.l, L, tel' r 8 l' é che J ] e 1 i!TI n irl é t r j que var i ede 10 cm ~ 12 cm ~ la fin du temps de base.

Il a la forme en cloche de l'hydrogramme classique.

La pointe de la crue a un débit de 0,048 m3!s. L'aversea eu une intensité assez forte dans les 25 premières minutes, leruissellement s'est déclenché très tat. Le début de la crue est survenu 14 minutes après le début de la pluie. La petitesse de ceternpss'explique par la taille du bassin, sa forme circulaire; sadensit~ de drainage et par la forte intensité instantanée au débutde l'averse.

Apr~s chaque.pJuie l'cau s'écoule.Une partie visible à la. sUL[;;:ce du bassin constitue les 8o.UX deyuissellc~cTIt ct l'autre partie s'infiltre. L'cau infjltrée estrestituée ensul'face, il. la rivière, elle constitue l'éu,'ulcmentde base.

On reporte sur du })apier scmi-log l'hydrograume de la clé·crue. On constate cleux varié'~tio!ls de courhe, la prcu:ièn: lil8.rqllC: le

. Il ' cl' l" , 1 f . '.' , 1 "+ '1'1UJSSC(>:lcnt lrect, a cl.eUXICme marque a -:tn dU ni.lssel LCIl.8Jlc. l,'

podcrrüq1lc. hl joignrtilt d'ulle ùroite le début etc la montée au tt,~ü-'xième pojl1t de variation de courbure dç l'hydrograIillilC on o!)i:::cn~

le volum~ ruissel16 figlO.

P l'P"l'tOl' 1"0. l"ll h"clro"r"mnA ]'O"S nermct de Sél1'éiTer lc~"\. ..... ~'... '" ~.' l 1) b C.'_.l.lLJ.~·_· J....... r

différents écoulements :Ur~ C' cl cS cru e rap i cl e c n g encl rel e r II i s s e Il e Ine n t cl irec t e t secT i :[ f é r e)l ­cie uu ruisselle:,';wnt hypodermique que caractérise une c1fcl".lC lente.(fig. 10 pluie du 5.7.8.')).

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31

5.5.5. Bilan

Sur un total de 10 averses clans le mois seules 8 ont don­n~. lieu à des crues dont la valeur maximal du débit est 134 1k.Le débit d'étiage est de 2,5 1/5 avec une hauteur d'eau de 9,5 cmà l'échelle. Le volume de pluie tombée dans le mois est le produitde la hauteur moyenne des pluies cumulées par la surface.

soit v = 0,1568 x 2,24 106 = 351232

:: 351000 m3.Le volume d'eau ruisse16e est la somme des volumes d'eau ruisse16spendant cha.que pluie. On.l'obtient en p1animét.rant les différentshydrogrammes des crues. Le volume d'eau ruisselée est de 8072 m3soient une lane d'eau ruisselée de 2,8 mm et un coefficient deruissellement de 2,3 % dans le mois.Le débit moyen journalier est la moyenne des débits journaliersobservés sur une péTiode donnée. Celui du mois de juillet est8,9 lis, d'on le volume d'e&u écoulée dans le mois par le débitde base.

Ve Q.t:: 8,9 x 60 x 60 x 24 x 31

r~t::J7,76 103 1.

:: 23fOO m3 .Ce qui cor r c:; S p 0 TI cl 8 u Tl:-O; 1 Cl l:1 sel' e a 11 men 5 II e 11 c de 1 0 , 6 mm.LE: c16.ficit cl 1 écouJenent désii;rlé par la lettre D, pour une périoded'obscY'.'ation est la différente entre la pluie moycnne sur le bas­sin et la Ll~;~(.: toi:al'3 (colllée cl;;ns la pél'iocle.

D =..: P - le.

1 5 6 : g - ( 2 , 8 -: Î 0 , 6 ) :: 1 43 , tl mm.Lc cl é: f j c i t d 1 8 C G U l c: ;;1 C Il t r (~ n fer J1l ':-- 1esin f i J t r il t i 0 ;-1sI' 6li él_P 0 r;) t i 0 Il e tllévapotr<HlsjJLï8tiG!1. Cc: bilan met en l'olier la hauteur d'eau écau-­168 et le déficir J'6coulcment.

Le bilan Jydrolo[iquc ~ l'6chelle du b~ssin versant re­groupe trois terme;~ : les eEtr6e~;, les sortiE~s et les stocks.

- Les entrées T(;~nf8nI1Cnt les précipitations. En cc qui me conce:!.'nccc sont les pluies.

- Les sorties regroupent ll€vaporation, l'6vapotranspiration etl'écoulement à l'exutoire.

La connaissance de ces diff6j:ents termes donne des informations Slll, 1 ~. "_. ( ~ 1.' 1" t t' 1J_es trav8.UX (e genJ_e CiVil \.~lmenageElent l1;,c!l'au lquC cons ruc ~lon ClC

route, pont etc ... ).

STOCKAGE

SCHEMA SIMPLIFIE DU BILAN·HYDROLOGIQUE

I-~ c~~~lem-;il~'ll--év~;0 ~;t, i on--~-j' I--~~ écipita t'j_ ;~~s~l! a .lI cxutolre Il, ou ----------- .. - - '.-_._..--_..-

._-----/::::-- e v Elpot r an 8 pira t ion I-:---··_L _-- ..~-_.- Î- ~----------r---- ..-- lnterceptlon 1

r ·l'-··------ Végél:~io~J

1 1 [---'L-_J! k:--------- I 801 1

! 1 1 L--r_l

--1-- L ~ : ~ .__._J ,1--..2~L'_':~:3"E~-J~----------:-----.. -------·-L_~~Ul s s e ller,len t 1

;~.'. . - - --"-.,. "--1 .-....----. .~---,

i -r----------,k---_-------. ---1 - . f'lt J' 1

1 . -~-~~:-:_-..-l::~-~=~l~. J: 1f"--'-'--'-"'~--' 1'-'~----------'1

1 sourc.e 1<"-----1 nappe !------.---------__ .__J• 1 1 _.--'-'--~. - ....--- '._...- ... ;r;>- ~ --_..~l

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SORTIES ENTREES

t'11'1

Datejuillet 83 3 5 31

CoefficientdCl1 1 Il '1· 1 i 4 0. II

ruissellement' 1,4 2,2 1,5 1 4,0 2,1 1 1,0 1 1,1 ,c

L.-__% '-, . __L__-'I IL-__-"--l__----'I~__......!__----'!.

Les pluics du 11 et du 27 n'ont pas donn6 lieu ~ des ruissellements malS one n tient compte ')our détenüIleT lél nau;:'cLlr d'eau ·comté.:; sur le oassin le mois soit -156,8- ~

~1l1r:.

La lame d'cau est ') Q'"',0

Le coefficient de ruissellement du mois 0,018 = 1,8 ~.

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VI. CONCLUSION

Le stage que j'ai effectué est un complément au coursà l'ENSTP. Il m'a permis d'avoir une vue plus large de certainespratiqueshyJ~ologiques : le jaugeage point par point les appareilsl'organisation d'une campagne de mesure etc ...

Il est le stade où la théorie et la pratique se côtoientet se complètent pour de fiables r&sultats. Ce stage constitueune introduction à la·recherche et une ouverture sur l'explicationdes ph6nom~nes naturels par des méthodes scientifiques.

L'étude du bassin versant a fourni d.e nouvelles donnéessur les infiltrations et le ruissellement qui ont confirmé lesmodification du co6porteme~t' du bassin.

La connaissance des différents appareils hydrométriqueset pluviométrique:.:. ont facilité les mesures sur le teTrain. Auvu et au su de toutes ces connaissances je peux affirrf'tcr que lestage est d'un apport satisfaisant : il aSSUTe environ la moitiéde notre fOI'motion.