Séance Bassin Versant_GC2015

Sance Bassin versant

1 Cours D'hydrologie 2015

Zoubeida Bargaoui 2GC1,2,3,4

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



Dlimitation du contour du bassin

Principales caractristiques gomtriques Surface et primtre

Longueur caractristique du bassin

Forme du bassin



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).



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



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

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


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



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.



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



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 )



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.



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.



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

Cours D'hydrologie 2015


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Exemple de

formule

empirique

reliant la

surface du

bassin la

longueur du

cours deau principal

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


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



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

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.



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



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



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 %

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

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)

Caractristiques du bassin



25

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

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