ChapIII_Bassin versant [Mode de compatibilité]

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

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CHAPITRE III

LE BASSIN VERSANT ET SON COMPLEXE

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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: [email protected]


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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

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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

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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)

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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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2,1,3,2, 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 ordre

x est dordre x+1;

Un bassin versant a lordre w du plus lev de ses cours deau, soitlordre du cours deau principal lexutoire,

1

2

1

2

3

3

11

2

11

2


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2,1,3,3, La densit de drainage

La densit de drainage est la longueur totale du rseau hydrographique parunit se surface du bassin versant

Dd : densit de drainage [km/km]Li : longueur totale de tous les cours deau du bassin versant |km]S : surface totale du bassin versant [km]

2,1,3,4, Le rapport de confluenceSur la base de la classification des cours deau, Horton (1932) et Schumm(1956) ont tabli diffrentes lois:


SSSS

LLLLDDDD

iiii

dddd

=

1111uuuu

uuuu

SSSS

1111uuuu

uuuuLLLL

1111uuuu

uuuuBBBB

SSSS

SSSS

RRRRsurfacessurfacessurfacessurfacesdesdesdesdesLoiLoiLoiLoi

LLLL

LLLLRRRRlongueurslongueurslongueurslongueursdesdesdesdesLoiLoiLoiLoi

NNNNNNNNRRRRnombresnombresnombresnombresdesdesdesdesLoiLoiLoiLoi

+

+

+

=

=

=


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LORSTOM (actuellement IRD : Institut de Recherche pour le Dveloppement) a

dfini 6 classes de bassins versants en fonction de la pente longitudinale

moyenne :

R1: pentes extrmement faibles, < 0.2%

R2: pentes faibles, < 0.5%

R3: pentes modres entre 0.5% et 1%

R4: pentes assez fortes, pentes longitudinales entre 1% et 2%, et pentes

transversales suprieures 2%.

R5: pentes fortes, pentes longitudinales entre 2% et 5%, et pentes transversales

entre 8% et 20%.

R6: pentes trs fortes, pentes longitudinales suprieures 5%, et pentes

transversales suprieures 20%.

Classes de bassins en fonction de la pente

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Permabilit des sols

On peut dterminer un indice de couverture forestire par :

On dtermine de la mme manire lindice dautres couvertures

vgtales telles que les cultures.

Couvert vgtal

LORSTOM (actuellement IRD : Institut de Recherche pour le Dveloppement) adfini 5 classes de bassins versants en fonction de la permabilit des sols(nouvelle classification entre parenthses):

P1 (TI): bassins rigoureusement impermables, entirement rocheux ou argileux.(PI): bassin naturel particulirement impermableP2 (I): bassins assez impermables ou bassins homognes presqueimpermables.P3 (RI): bassins assez impermables ou bassins homognes assez peupermables.P4 (P): bassins assez permablesP5 (TP): bassins permables

*100

sin

Surface des foretsK

Surfacetotale du bas=

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