ChapIII_Bassin versant [Mode de compatibilité]

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  • 8/13/2019 ChapIII_Bassin versant [Mode de compatibilit]

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    CHAPITRE III

    LE BASSIN VERSANT ET SON COMPLEXE

    1

    I. La notion de bassin versant

    II. Caractristiques d'un bassin versant

    Par :Dr Harouna KARAMBIRI et Dr Dial NIANG

    Institut International d'Ingnierie de l'Eau et de l'Environnement (2iE) (Groupe EIER-ETSHER)UTER Gestion et Valorisation de l'Eau et l'Assainissement

    E-mail: harouna.karambiri@2ie-edu.org

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    I. La notion de bassin versant

    3 tapes de la circulation de leau :

    - la phase marine --- >> ocanographie

    - la phase arienne --- >> mtorologie

    - la phase terrestre --- >> hydrologie de surface

    Systme utilis pour apprhender lesprocessus tudis :

    le bassin versant = systme ferm

    2

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    Le bassin versant en une section droite d'un cours d'eau, est dfini comme

    la totalit de la surface topographique draine par ce cours d'eau et sesaffluents l'amont de cette section. Il correspond lunit gographiquesur laquelle se base lanalyse du cycle hydrologique,

    EXUTOIRE

    Clich : Philippe Bois (ENSHMG-LTHE)

    LIGNE DE PARTAGE DES EAUX(LIGNE DE CRETE)

    Dfinition du bassin versant

    3

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    prcipitations

    Bassin A Bassin B = B1+B2

    Coupe d une vallerivire

    Ligne de partage des eauxLigne de partage des eaux

    4

    Sous Bassin B2

    Sous Bassin B1

    Dfinition du bassin versantUn bassin versant est entirement caractris par son missaire

    (exutoire), partir duquel nous pouvons tracer le point de dpart etdarrive de la ligne de partage des eaux qui dlimitent le bassin versant,

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    Trac des limites dunbassin versant

    Chaque bassin versant estspar des autres bassinsvoisins par une ligne de partage des eaux.

    1.Reprer l'exutoire

    2.Reprer le rseauhydrographique

    3. Reprer les points hauts(lvations) puis les courbesde niveau autour de ces pointshauts.

    4. Tracer la ligne de partagedes eaux en suivant les lignesde crte puis en rejoignantl'exutoire par une ligne de plusgrande pente perpendiculaire

    aux courbes de niveau.5

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    Notion de bassin topographique et de bassin hydrographique

    Cette diffrence est particulirement importante en zone karstique!6

    Daprs

    Roche(1963)

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    Exemples de modifications artificielles des limites d'un bassin versant

    Construction d'un rservoir de drivation Construction d'une route

    Lorsque lon sintresse au ruissellement, la dlimitation du bassinversant peut tre aussi fonction de barrires artificielles (routes,chemins de fer,,,,)

    7

    Daprs EPFL

    IATE/HYDRAM

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    Surface (S)Le bassin versant tant l'aire de rception des prcipitations etd'alimentation des cours d'eau, les quantits deau vont tre fonction de

    sa surface.La surface du bassin versant peut tre mesure laide dun planimtre,dun papier millimtr ou par des techniques de digitalisation.

    On classe les bassins versant en gnral relativement leur surface :- trs petit bassin versant 0S 10 km- petit bassin versant 10S 200 km- grand bassin versant 200S 2000 km- trs grand basin versant S > 2000 km

    Primtre (P)

    Il est mesur l'aide d'un curvimtre, une ficelle ou de technique dedigitalisation.

    II. Caractristiques dun bassin versant

    8

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    Il permet de comparer entre eux des bassins de surface identique.

    Coefficient de compacit de GRAVELIUS:

    KGest proche de 1 si le bassin est circulaire, KG>>1 pour un bassin allong

    0,282G

    P P

    K S S=

    Primtre(km)

    Surface(km)

    9

    2,1,1, La Forme

    La forme du bassin versant influence lallure de lhydrogramme lexutoiredu bassin versant, Par exemple une forme allonge favorise les faiblesdbits de pointe de crue, ceci en raison des temps dacheminement de leau lexutoire plus importants, Ce phnomne est li la notion de temps de

    concentration du bassin,

    2,1, Caractristiques gomorphologiques

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    2,1,2, Le relief

    Linfluence du relief sur lcoulement se conoit aisment, car de nombreuxparamtres hydromtorologiques varient avec laltitude (prcipitations,tempratures, etc), En outre, la pente influe sur la vitesse dcoulement

    2,1, Caractristiques gomorphologiques

    2,1,2,1, Courbe hypsomtrique

    La courbe hypsomtrique fournit une vue globale sur la pente du bassinversant, Cette courbe reprsente la rpartition de la surface totale du bassinversant en fonction de laltitude,

    0

    200

    400

    600

    800

    1000

    1200

    1400

    0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

    % de la surface du bassin

    Altitu

    de(m)

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    2,1,2,2, Les altitudes caractristiques

    Les altitudes maximale et minimaleElles sont obtenues directement partir des cartes topographiques, Laltitude moyenne

    Laltitude moyenne se dduit directement de la courbe hypsomtrique

    Hmoy: altitude moyenne du bassin versant [m]Si: surface comprise entre deux courbes de niveau [km]h: altitude moyenne entre deux courbes de niveau |m]S: surface totale du bassin versant [km]

    Laltitude moyenne est peu reprsentative de la ralit, Elle est parfoisutilise dans lvaluation de certains paramtres hydromtorologiques oudans la mise en uvre de modles hydrologiques, Laltitude mdiane

    Laltitude mdiane correspond laltitude lue au point dabscisse 50% de lasurface totale du bassin versant sur la courbe hypsomtrique

    2,1,2, Le relief

    S

    .hSH

    i

    moy

    =

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    2,1,2,3, la pente moyenne du bassin versant

    La pente moyenne est une caractristique importante qui renseigne sur latopographie du bassin versant, Elle donne une indication sur le temps deparcours du ruissellement direct et influence directement le dbit de pointe

    lors dune averse, Elle sexprime par la formulation mathmatique suivante:

    imoy : pente moyenne [m/km ou000

    H : diffrence daltitude maximum sur le bassin [m]

    S : surface totale du bassin versant [km]

    SSSS

    AltAltAltAltAltAltAltAlt

    SSSS

    HHHHiiii

    basbasbasbasptptptpthauthauthauthautptptptpt

    moymoymoymoy

    ++

    ==

    2,1,2, Le relief

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    LLLL

    AltAltAltAltAltAltAltAlt

    LLLL

    HHHHIIII 95%95%95%95%5%5%5%5%gggg

    ==

    L: Longueur du rectangle quivalent (km)

    en m

    Igen m/km

    2,1,2,4, Indice global de pente Ig

    0

    200

    400

    600

    800

    1000

    1200

    1400

    0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

    % de la surface du bassin

    Altitu

    de

    (m)

    H

    5% 95%

    H

    Lorsque les pentes transversales sont trop diffrentes (> 20%) de la pente longitudinale (Ig),on calcule alors un indice global de pente corrig (Igcorr) qui vaut :

    nIInI tggcor

    += )1(

    It:pente transversale moyenne mesure sur 4 ou 6 lignes de plus grande pente du bassin versant.n = 2 pour L < 5 kmn = 3 pour 5 < L < 25 km

    n = 4 pour 25 < L < 50 kmn = 5 pour L > 50 km 13

    2,1,2, Le relief

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    2,1,2,,5, Le rectangle quivalent

    La notion de rectangle quivalent permet de comparer facilement desbassins versants entre eux, en ce qui concerne linfluence de leurscaractristiques sur lcoulement, Soient L et l la longueur et la largeurrespectivement on:

    Il existe une autre mthode pour calculer les paramtres du rectanglequivalent en utilisant le coefficient de Gravlius K

    2( ) *L l P et L l S+ = =

    4

    162

    SPPL

    +=

    1.121.121.121.12KKKKpourpourpourpourKKKK

    1.121.121.121.12

    111111111.121.121.121.12

    SSSSKKKK

    LLLL

    2222

    +=

    2,1,2, Le relief

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    2,1,3, Le rseau hydrographique

    Le rseau hydrographique se dfinit comme tant lensemble des cours

    deau naturels ou artificiels, permanents ou temporaires, qui participent lcoulement,2,1,3,1,, La structure du rseauUn rseau hydrographique peut tre classifi selon sa structure, Quelquesexemples que lon rencontre frquemment

    dendritiqu

    etreillis

    parallle

    radial drang

    Arte de poisson

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    2,1,3, Le rseau hydrographique

    2,1,3,2, La topologie du rseau-L ordre des cours deau

    Par topologie on entend ltude de la structure du rseau hydrographique,Quant lordre des cours deau, elle est une classification qui reflte laramification du cours deau, Il existe plusieurs classificationsclassification de Strahler (1957) Tout cours deau dpourvu de tributaires est dordre 1; Le cours deau form par la confluence de 2 cours deau dordre diffrent

    prend lordre du plus levdes 2; Le cours deau form par la confluence de 2 cours deau du mme or