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PLUVIOMÉTRIE &
intensités des précipitations
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Pluviométrie & intensités des précipitations
La hauteur de pluie est mesurée par deux types d'appareils :
Le pluviographe, qui
donne la répartition de la
pluie dans le temps.
Le pluviomètre, qui donne
la pluie globale à une
station pendant un temps
donné.
1 - Mesure de la pluie :
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placé à 1 ou à 1,5 m au-dessus du
sol et éloigné de tout obstacle.
a- Le pluviomètre association:
Mathématiquement, on divise le
volume d'eau du pluviomètre par sa
surface de réception (400 cm² par
exemple). H (mm) = V / S
Pour mesurer la hauteur de la pluie,
on verse le contenu du seau dans
une éprouvette graduée en
millimètres.
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b- Le pluviographe à augets basculeurs :
Dessine sur un diagramme
l’enregistrement continu des
hauteurs de pluie appelé
pluviogramme.
Permet de connaître l'intensité
des précipitations exprimées
en millimètres par heure
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Le dispositif enregistreur
du pluviographe à augets
basculeurs
Exemple de
pluviogramme
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Le module annuel
pi est la hauteur des précipitations annuelle d'une station du bassin;
n est le nombre de stations.
2 - pluie moyenne sur un bassin versant :
Les pluviomètres donnent des indications sur la hauteur d'eau
tombée sur les points de mesure.
Si les stations pluviométriques sont assez
nombreuses et très bien réparties sur
toute la superficie du bassin,
Ils ne peuvent donc pas représenter
les conditions pluviométriques exactes d'une grande surface .
on pourra
utiliser la moyenne arithmétique des
hauteurs annuelles de toutes les stations :
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les hautes montagnes sont
souvent dépourvues de
stations de mesure, et la
moyenne arithmétique ne
tiendra pas compte des
précipitations importantes
de ces régions.
La méthode de Thiessen et
La méthode des isohyètes
La méthode de la moyenne
arithmétique ne reflète pas
souvent la hauteur réelle
des pluies tombées sur la
totalité du bassin versant ;
Pour cela, on a recours à d'autres méthodes plus fiables :
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- Méthode de Thiessen :
La méthode de Thiessen
consiste à attribuer à
chaque pluviomètre une
zone d'influence,
tel qu'un point situé sur cette
zone soit plus près du
pluviomètre correspondant que
de tout autre pluviomètre.
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Si PA, PB et PC représentent
les pluies tombées en A, B et C,
et S1, S2 et S3 les surfaces
respectives des trois zones,
Un point situé en I sera plus
près de A que de B ou de C.
Considérons un bassin pourvu
de trois pluviomètres A, B et C.
- Joignons les points A, B et C
- Traçons les médiatrices des
segments AB, BC et AC.
Celles-ci partagent le bassin en
trois zones I, II et III.
puis si S est la surface totale
du bassin et P la pluie moyenne
sur le bassin, On aura d'après
Thiessen :
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- Méthode des isohyètes :
on peut même tenir
compte des stations situées dans les bassins voisins.
Une courbe isohyète est une
courbe qui joint les points sur
lesquels il est tombé la même
hauteur de pluie pendant une
période déterminée.
Pour pouvoir tracer les isohyètes avec un maximum d'exactitude,
il faut que le réseau des pluviomètres soit très dense, en
couvrant toute la superficie du bassin ;
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On prendra comme exemple
la pluviométrie moyenne
interannuelle du bassin du
Konkouré (Guinée).
Calcul de la pluviométrie moyenne :
On mesure au planimètre
toutes les surfaces
élémentaires comprises entre
les isohyètes :
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Hauteurs des
précipitations (pi)
Surfaces
(si en km²)
1600 à 1700 mm 2
1700 à 1800 mm 9
1800 à 1900 mm 15
1900 à 2000 mm 45
2000 à 2100 mm 42
2100 à 2200 mm 29
2200 à 2300 mm 12,5
2300 à 2400 mm 1,5
156 km²
si est la surface comprise
entre deux isohyètes
pi est la précipitation
correspondante.
(1650 * 2) + (1750 * 9) + (1850 * 15) + (1950 * 45) + (2050 * 42) + (2150 * 29) + (2250 * 12,5) + (2350 * 1,5)
156 P =
P = 2017 mm.
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3 – Etude des intensités des précipitations :
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Une averse est un ensemble de pluies associées à une
perturbation météorologique bien définie.
la durée d'une averse peut varier de quelques minutes à plusieurs
dizaines d'heures et intéresser une superficie allant de quelques
kilomètres carrés (orages) à des milliers de km² (pluies cycloniques).
L'intensité moyenne d'une averse est le
rapport de la hauteur de pluie observée à la
durée t de l'averse.
im : intensité moyenne de la pluie [mm/h, mm/min ou l/s/ha],
h : hauteur de pluie de l'averse [mm],
t : durée de l'averse [h ou min].
L’étude des averses est importante en hydrologie des petits
bassins versants et en hydrologie urbaine car déterminante pour
les crues et le dimensionnement des ouvrages d'assainissement.
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L'intensité des précipitations peut être analysée à partir d’un
pluviogramme ou d’un hyétogramme
Le hyétogramme est un
graphique en histogramme de
l'intensité de la pluie (hauteur
en fonction du temps).
Le pluviogramme est la courbe
de l’enregistrement continue
de la pluie par le pluviographe.
Pour construire le hyétogramme, on divise le pluviogramme
en un pas de temps ∆t le plus petit possible (30 min, 1 h …)
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Les courbes IDF (intensité-durée-fréquence)
Ces lois permettent d'établir les relations entre les
intensités, la durée et la fréquence d'apparition des pluies
par les courbes IDF (intensité-durée-fréquence).
L'analyse des pluies a permis de définir deux lois
générales de pluviosité :
1 : Les lois de la pluviosité
- Pour une même fréquence d'apparition, (donc un même
temps de retour), l'intensité dune pluie est d'autant plus
forte que sa durée est courte.
- A durée de pluie égale, une précipitation sera d'autant
plus intense que sa fréquence d'apparition sera petite
(donc que son temps de retour sera grand).
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2 : Établissement des courbes IDF
Elles sont établies sur la
base de l'analyse des
averses enregistrées à une
station au cours d'une
longue période.
Les courbes IDF sont établies dans le but de bien connaître
l'information pluviométrique d’une station et de calculer des
averses d’une fréquence donnée (ou pluie de projet) ainsi
qu’éventuellement des débits de crue particulières.
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La formule de Montana est très
souvent utilisé pour exprimer
l’intensité i d’une averse, d’une
durée t et pour une période de
retour T donné.
a et b : paramètres d'ajustement
i: intensité en mm/h
t: durée de référence en h
Les paramètres a et b résultent de l'ajustement mathématique des
courbes expérimentales (en format linéaire) :
Log i = log a – b.log t
Avec l’équation de Montana, on peut ainsi estimer les intensités
probables pour différentes durées de pluie (2 h, 5 h, 10 h …)
Les différentes intensités correspondants aux différentes période
de retour résultent de l’ajustement statistiques des intensités
maxima par une loi de type Gumbel (voir ajustement des débits
maxima par la loi de Gumbel)
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-Trier les valeurs des lames précipitées dans l’ordre décroissant.
- Attribuer un rang à chaque valeur.
- Calcul de la fréquence empirique et la fréquence de non-dépassement
- Calcul des variables réduites « y » et représentation graphique
- Calcul des équations de la droite de Gumbel, ajustement de la loi aux
échantillons de pluies et calcul des quantiles (2, 10, 20, 50 ans …etc)
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Représentation graphique
sous la forme de courbes
Intensité – Durée – Fréquence
Calcul des paramètres de
la formule de Montana
Estimation des intensités de
durées plus courtes (5, 10, 15 h …)
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