CHAPITRE III : Hydrologie I- Introduction : Sous l’effet du rayonnement solaire, l’eau s’évaporée à partir, des

Océans, des Lacs, des rivières, des Sources, des Sols et des Végétaux.

Cette eau évaporée va entrer dans l’atmosphère sous forme de vapeurs,

se condense dans des masses nuageuses.

Par le phénomène de neiges ou des précipitations, cette eau sera

restituée aux Continents et aux Océans. Une partie des eaux précipitées

va être interceptée par les végétaux et une partie gagnera la surface des

Sols, où elle pourra soit : être évaporée, soit s’écouler en surface

jusqu’aux Cours d’eau, c’est le ruissellement de surface, ou encore,

s’infiltrer dans le Sol. Ce dernier peut emmagasiner l’eau infiltrée sous

forme d’humidité, que peuvent utiliser les végataux.

Il peut y avoir aussi une infiltration profonde pour contribuer à la

recharge au renouvellement des réserves de la nappe souterraine. Un

écoulement à partir de cette nappe peut rejoindre la surface au niveau

des Sources ou des Cours d’eau ; c’est l’écoulement souterrain. L’évaporation à partir du Sol et de ces Cours d’eau combinée à la

transpiration des plantes réinitialisent le Cycle hydrologique.

I- Etude des bassins versants a)- Définition

* un bassin versant ou bassin hydrologique est un espace géographique

dont les apports hydriques naturels sont alimentés exclusivement par les

précipitations, et dont les excès en canaux ou en matières solides

transportés par l’eau forment, en un point unique dans l’espace, une

embouchure ou un exutoire.

* Généralement, un bassin versant est déterminé par sa morphologie, et

essentiellement par les lignes de crêtes topographiques et de partage

des eaux

* Au sein d’un même bassin versant, existent des bassins versants

partiels ou cellules unitaires (ce sont des petits bassins versants dans la

grande unité).

b)- Principe

- Un bassin versant est aussi défini comme une superficie de terrain dont

les eaux de surface s’écoulent et se rassemblent vers un endroit unique

appelé exutoire. -Un bassin versant est représenté comme ayant la forme d’une poire,

avec la zone rétrécie représente l’exutoire, qui est la zone à plus basse

altitude.

- de ce fait, la notion de bassin versant signifie qu’une goutte d’eau qui

tombe en quelque endroit de ce territoire, si elle ne s’infiltre ou ne

s’évapore pas, descendra par gravité jusqu’à l’exutoire.

La limite du bassin versant est le lieu géométrique des points les plus

élevés qui définissent la ligne de partage des eaux. On parle ainsi d’un

bassin versant topographique.

Cependant, la délimitation topographique nécessaire à la détermination

en surface du bassin versant naturel n’est pas suffisante, lorsqu’un sol

perméable recouvre un substratum imperméable, la division des eaux

selon la topographie ne correspond pas toujours à la ligne de partage

des eaux effective, mais, plutôt à celle définie par les plus hautes

élévations de la nappe.

On obtient donc, un bassin réel ou bassin hydrogéologique. Cette limite,

profonde, est difficilement repérable, on considère alors, comme bassin

,celui déterminé par la ligne de partage des eaux superficielles.

III-Caractéristiques d’un bassin versant 1)- Superficie. L’influence de la superficie d’un bassin versant se fait sentir surtout sur

la forme d’un Hydrogramme, c'est-à-dire, dans la nature de la relation

entre le débit et le temps (Vitesse d’écoulement par unité de temps à

l’exutoire):

* Un petit bassin versant réagit très vite à une averse, les eaux se

rassemblent rapidement ;

* Un grand bassin versant réagit très lentement à une averse (effet

ressenti très lent à l’exutoire).

2)- Ordre et Chevelu hydrographiques Le réseau hydrographique est composé d’un cours d’eau principal et une

série de tributaires dont les ramifications s’étendent vers les parties les

plus hautes du bassin versant.

Un tributaire qui ne reçoit l’apport d’aucun cours d’eau, si petit soit-il,

s’appelle « Vecteur d’ordre 1 ». Les tributaires dont les apports sont

exclusivement des Vecteurs d’ordre 1 sont des cours d’eau de deuxième

ordre ou « Vecteurs d’ordre 2 », et ainsi de suite. De cette façon,

s’appelle « bassin d’ordre n », celui dont l’ordre maximal de ses cours

d’eau est n.

Le rapport Rb = Nu / Nu + 1 ; Rb= s’appelle « rapport de bifurcation »

avec Nu = nombre de Vecteurs d’ordre u

Lorsque le nombre de Vecteurs est grand, Rb est sensiblement constant,

et plus sa valeur est grande, plus la forme du bassin est allongée.

3)- Orientation du bassin versant. Ce paramètre, qui est donné par direction géographique, suivant la

résultante de la pente générale, est très important, surtout dans l’étude

du nombre d’heures où le bassin est ensoleillé, qui représente le facteur

principal dans le calcul de l’évaporation et de l’évapotranspiration. 4)- Forme d’un bassin versant. * l’Hydrogramme à l’exutoire dépend étroitement de la forme du bassin

* un bassin étroit et allongé réagit moins rapidement qu’un bassin de

forme plus circulaire, car, les régions éloignées tardent à faire ressentir

leur influence sur l’écoulement à l’exutoire.

5)- Hypsométrie d’un bassin versant. Vu que la plupart des facteurs météorologiques et hydrologiques sont

fonction de l’altitude, il est intéressant d’étudier l’hypsométrie du bassin

versant par tranche d’altitude.

* hypsogramme ou histogramme de fréquence des altitudes C’est un graphique sur lequel les valeurs des altitudes sont réparties en

intervalles sur l’axe des abscisses ; et en ordonnées, est portée la

surface, en % de la surface totale comprise entre deux altitudes

successives.

Courbe hypsométrique.

C’est une courbe qui peut être construite sur le graphique précédent

avec des ordonnées représentant la surface du bassin versant qui se

trouve au dessus des côtes d’altitudes portées en abscisse (fig. courbe

hypsométrique et courbe de fréquences altimétriques du bassin versant

de la Truyère à Sarrans superficie 2462km2)..

Interprétation de la courbe hypsométrique.

L’hypsogramme et la courbe hypsométrique traduisent la répartition des

altitudes à l’intérieur du bassin versant et permettent, en outre, de

déterminer les altitudes caractéristiques suivantes :

* altitude moyenne : c’est l’abscisse moyenne de la courbe

hypsométrique.

Alt.moy = (alt.max + alt.min )/2 , ou aussi par la méthode pondérale

* altitude la plus fréquente : c’est le maximum de la courbe des

fréquences altimétriques ou aussi c’est l’altitude de la plus grande

surface élémentaire comprise entre deux courbes de niveau

successives.

* altitude de fréquence ½ : c’est l’altitude correspondant au point

d’ordonnée 50% de la courbe hypsométrique.

Interprétation de l’aspect des courbes hypsométriques.

Des recherches récentes ont montré l’aspect général des courbes selon

l’état d’érosion du bassin versant :

- pour les bassins plus jeunes, la superficie est faible par rapport au

changement d’altitude initiale, ce qui est caractéristique des

bassins abrupts ;

- les vieux bassins présentent l’inverse ; c'est-à-dire, une plaine

douce près d’un cours d’eau où l’altitude varie très peu malgré une

superficie importante ;

- le troisième cas, se rapproche donc de l’état dit « mature », du

moins selon cette classification du degré d’érosion associé à l’âge

du bassin. (fig. courbe hypsométrique et profil d’un cours d’eau).

-

6)- Réseau hydrographique. Le profil en long du cours d’eau est un graphique représentant les

différentes élévations du fond du cours d’eau en fonction de la distance à

l’embouchure ou exutoire. Il est à rappeler que le réseau hydrographique

est l’ensemble de tous les cours d’eau d’un bassin versant : fleuve,

ruisseau, ruisselet, séguia, peu importe qu’ils soient pérennes ou

temporaires. Il y a plusieurs types de réseaux hydrographiques dont la

densité et l’intensité varient : dendritique, parallèle, en treillis,

rectangulaire, artificiel….(fig. réseau fluviatile en tresse ; réseau fluviatile

à méandres ; types de réseau hydrographique).

7)- Pente moyenne d’un cours d’eau. La pente est également une caractéristique intéressante, voire très importante, car, elle renseigne, graphiquement, sur la topographie du bassin. De plus, elle influence le débit de pointe lors d’une averse. 8)- Couverture du Sol. a)- La couverture végétale : L’activité végétative et el type de Sol sont intimement liés, et leurs

actions combinées influencent singulièrement l’écoulement en surface.

Le couvert végétal retient, selon sa densité, sa nature et l’importance de

la précipitation, une proportion variable de l’eau météorique.

La forêt, par exemple, en interceptant une partie de l’averse par sa

frondaison, régularise le débit des cours d’eau et amortit les crues de

faible et moyenne amplitudes.

A l’inverse, le Sol nu, de faible capacité de rétention favorise un

ruissellement très rapide. L’érosion de la terre va généralement de paire

avec l’absence de couverture végétale ; étant donné l’importance du rôle

joué par la forêt, on traduit parfois sa présence par un indice de

couverture forestière K :

K = surface des forêts X 100

Surface totale du bassin

Cet indice de couverture peut être aussi calculé par d’autres couvertures

végétales telles que les cultures.

b)- Les plans d’eau.

Parmi les éléments de la couverture du Sol qui influencent le

comportement hydrographique d’un bassin versant, on doit prendre en

compte la présence de surface d’eau libre tels que les Lacs qui jouent un

rôle très important du fait de leur capacité de stockage temporaire d’un

certain volume d’eau.

Ce stockage temporaire a ainsi pour effet de laminer les crues, c'est-à-

dire, de réduire le débit de pointe de la crue. Un indice analogué à celui

de la couverture forestière peut être identifié pour quantifier l’importance

de ces plans d’eau.

c)- La neige et les glaciers

Certains bassins de haute altitude peuvent être partiellement ou

totalement couverts de neige ou de glace. Ce type de couverture doit

être pris en considération dans l’étude des facteurs de génération de

l’écoulement de l’eau. En effet, le réchauffement printanier de la

température peut entraîner une fonte rapide de la neige et provoquer du

même coup, un important écoulement d’eau venant s’ajouter à celui de

l’eau des précipitations. Il est toujours possible de calculer un indice

analogue à celui de la couverture forestière pour les surfaces enneigées

et celles des glaciers.

9)- Le coefficient de ruissellement. Pour caractériser la capacité d’un bassin versant à ruisseler, un indice

est toujours utilisé en hydrologie de surface : le coefficient de

ruissellement (Cr ), son calcul et son emploi sont simples, mais, notons

qu’il peut conduire à commettre de grosses erreurs. Ce coefficient

exprimé en % est défini comme suit :

hauteur d’eau ruisselée (mm) Cr= ------------------------------------------- X 100 hauteur d’eau précipitée (mm)

10)- La Nature du Sol.

La nature du sol intervient dans la rapidité de montée des Crues et sur

leur volume. En effet, le taux d’infiltration, la capacité de rétention, les

pertes initiales, le coefficient de ruissellement (Cr) sont des fonctions du

type de Sol et de son épaisseur. Pour étudier ce type de réactions, on

peut comparer le Coefficient de ruissellement sur différentes natures de

Sols.

11)- La Géologie.

La connaissance de la géologie d’un bassin versant s’avère importante

et incontournable pour bien gérer les caractéristiques physiographiques.

La géologie du Substratum influe directement sur les ruissellements de

surface et sur écoulements souterrains, c’est la mécanique des fluides

combinée à l’hydrochimie et à la perméabilité des terrains traversés. La

géologie gouverne aussi les fluctuations piézométriques des nappes

phréatiques et profondes.

12)- La topographie.

La topographie est un paramètre très influent dans l’hydrologie, en

particulier sur le temps que mettent des gouttes d’Eau non évaporées et

non infiltrées dans le Sol de descendre du sommet du bassin versant

jusqu’à l’exutoire appelé (temps de concentration). Quand ce temps de

concentration est atteint, ceci signifie que toutes les régions du bassin

versant participent au débit. Plus la topographie est accentuée, moins le

temps de concentration est long.

IV- LES GRANDS BASSINS VERSANTS DU MAROC :

Le Maroc est doté d’un réseau hydrographique relativement développé. Les bassins versants respectifs sont répartis en six zones :

Zone méditerranéenne

bassin versant de l’oued Kert

bassin versant del’oued Nekor

bassin versant de l’oued Martil

bassin versant de l’oued Laou

Zone atlantique

bassin versant de l’oued Sebou

bassin versant de l’oued Oum Rbiâ

bassin versant ed l’oued Loukos

bassin versant de loued BouRegreg

bassin versant de l’oued Tensift Zone orientale

bassin versant de l’oued Moulouya

bassin versant de l’oued Kiss

bassin versant de l’oued Isly

Zone atlasique orientale

Bassin versant de l’oued Ziz

Bassin versant de l’oued Guir

Bassin versant de l’oued Draâ Zone sud atlasique occidentale

bassin versant de l’oued Souss

bassin versant de l’oued Massa

Zone saharienne

Bassin versant de Seguia El Hamra