Mise en garde :

Cette fiche permet de calculer des paramtres essentiels au dimensionnement de petitesstructures de conservation des sols et de leau. Cependant, son utilisation se limite dessituations simples o le risque drosion et le potentiel de dommages aux biens et aux culturessont modrs. Le choix des mthodes de travail et les rsultats obtenus partir des informationsprsentes dans cette fiche doivent faire lobjet dune analyse en profondeur de la part delutilisateur et engagent son entire responsabilit. Il est fortement recommand de consulterun spcialiste en drainage dans les situations o les volumes ou les dbits deau sont importants.

valuation des dbits de pointe pour les petits bassins versants agricoles du Qubec

FICHE TECHNIQUE

1) Calcul du temps de concentration

Le temps de concentration est le temps coul entre ledbut dune prcipitation et latteinte du dbit maximal lexutoire du bassin versant. Il correspond au tempsncessaire pour permettre leau de ruisseler du point leplus recul du bassin versant jusqu lexutoire.

Deux mthodes simplifies peuvent tre utilises pourestimer le temps de concentration sur de petits bassinsversants agricoles, soit la mthode de Kirpich et la mthodede Mockus. Chaque mthode convient des conditionsdistinctes de type de sol, de pentes, de superficies debassins versants. Elles peuvent tre compares entre ellesdans les situations intermdiaires.

1. Mthode de Kirpich

Cette mthode est adapte aux bassins versants dont lasuperficie varie entre 0,4 ha et 81 ha, dont les sols sontargileux et dont la pente moyenne est comprise entre 3% et10%. Le temps de concentration est alors calcul partir delquation suivante :

Tc = (0,000325 x L0,77)

S0,385

Tc : Temps de concentration (en h)

L : Longueur maximale du parcours de leau dans le bassin versant (en m). Dans la Figure 1, cela correspond la distance entre les points 1 et 4.

S : Pente longitudinale moyenne du bassin versant, en suivant lcoulement de leau. Cette pente est calcule entre les points qui se trouvent 10 % et 85 % de la distance totale entre le point le plus loign de lexutoire du bassin versant (en termes de temps de parcours de leau) et lexutoire du bassin versant. Dans le dessin suivant, ceci correspond aux points 2 et 3. La pente doit tre exprime en mtres par mtre (une pente de 1% quivaut 0,01 m/m).

Figure 1 : Dtermination de la pente longitudinale moyenne dun bassin versant

Source : Richard Laroche (MAPAQ)

2. Mthode de Mockus

Cette mthode est adapte aux bassins versants desuperficie variant entre 4 ha et 1000 et qui sont caractrisspar une pente longitudinale moyenne infrieure 1% et pardes sols limoneux ou argileux.

L0,8 x [ 1000 - 9 ] 1,67

NC Tc =

2083 x (100 x S)0,5

O

Tc : Temps de concentration (en h)

L : Longueur maximale du parcours de leau dans le bassinversant (en m). Ce paramtre est dfini dans la sectionprcdente.

NC : Numro de courbe (pas dunits). Ce facteur reprsenteleffet des conditions de surface du bassin versant sur le

ruissellement. Il prend en compte lensemble descaractristiques physiques et lutilisation du sol de lensem-ble du bassin versant (Tableau 1).

Un bassin versant tant rarement uniforme, le facteur NC utiliser est la moyenne des numros de courbes desdiffrentes sous-sections du bassin versant, pondre par lasuperficie de ces sous-sections.

Par exemple, dans un bassin versant relativement plat avecun sol de classe C, si 70% de la superficie est en culturesintensives (NC=80) et 30% est bois (NC=70), le NC pondrsera gal : 70% x 80 + 30% x 70 = 77.

S : Pente longitudinale moyenne du bassin versant, ensuivant lcoulement de leau. Ce paramtre est dfini dansla section prcdente.

Afin dassurer un dimensionnement suffisant, il estprfrable de choisir une valeur du facteur NC quireprsente les pires conditions de ruissellement du bassinversant.

VALUATION DES DBITS DE POINTE 2

Utilisation du sol

Pente transversaledu bassin versant(perpendiculaireau cours deau)

Condition hydrologiqueClasse de sol

A B C D

Culture intensive

8%PauvreBonne

7267

8178

8885

9189

Culture extensive

8%PauvreBonne

6849

7969

8679

8984

Bois

8%PauvreBonne

4741

6863

8075

8481

Rsidentielle DensePeu dense7359

8374

8882

9086

Conditions hydrologiquesPauvre : Faible couvert vgtal et conditions limitant linfiltrationBonne : Bon couvert vgtal et conditionsfavorisant linfiltration

Classes de solA : Graviers et sables grossiers (infiltration leve); B: Sables moyens et fins (infiltrationmoyenne); C : Sables fins mal drains, sols limoneux et argiles permables (infiltration pas-sable); D : Argiles lourdes et sols minces (infiltration faible)

Tableau 1 : Valeurs du numro de courbe (NC)

Source : Laroche et Champagne (1989)

VALUATION DES DBITS DE POINTE 3

Nomogramme pour la mthode Mockus

Le temps de concentration selon la mthode Mockus peutaussi tre estim partir de la Figure 2.

Le nomogramme est utilis de la faon suivante :

1) Sur labscisse du haut, chercher la longueur maximale duparcours de leau mesure dans le bassin versant(attention : lchelle est logarithmique). Descendre laverticale jusqu lintersection avec la droite indiquant lapente moyenne du bassin versant tudi.

2) Poursuivre lhorizontale jusqu lintersection avec ladroite de numro de courbe pondr du bassin versanttudi.

3) Descendre la verticale jusqu labscisse du bas et lirele temps de concentration pour le bassin tudi(attention : lchelle est logarithmique).

Par exemple, pour une distance de parcours deau gale 200 m, dans un bassin versant ayant une pente moyenne de0,5% et un facteur NC pondr gal 70, le temps deconcentration est de 0,76 heure (45 minutes).

Figure 2 : Estimation du temps de concentration selon la mthode de Mockus

Adapt de Schwab et al. (1966)

VALUATION DES DBITS DE POINTE 4

Utilisation du sol

Pente transversale du bassin versant(perpendiculaireau cours deau)

Texture de sol

Sable limoneux Limon Argile limoneuse

Cultures intensives

0 0,5% 0,16 0,25 0,40

0,5 5% 0,22 0,35 0,55

5 10% 0,30 0,45 0,60

10 30% 0,40 0,65 0,70

Cultures fourragres

0 0,5% 0,07 0,20 0,35

0,5 5% 0,10 0,28 0,40

5 10% 0,15 0,35 0,45

10 30% 0,22 0,40 0,55

Bois

0 0,5% 0,05 0,18 0,30

0,5 5% 0,08 0,25 0,35

5 10% 0,12 0,30 0,42

10 30% 0,18 0,35 0,52

Lac, marais 0,05 0,05 0,05

Impermabilit

30% 50% 70%

Roc, asphalte

0 5% 0,40 0,55 0,75

5 10% 0,50 0,65 0,80

10 30% 0,55 0,70 0,85

Sources : Montas et al (1990) et McNeely (1982)

Tableau 2 : Dtermination du facteur C

VALUATION DES DBITS DE POINTE 5

2) Calcul du dbit de pointe

Le dbit de pointe est le dbit maximal dun bassin versantpour une prcipitation donne. Il peut tre valu en utilisantla mthode rationnelle. Celle-ci est bien adapte aux bassinsversants de moins de 250 ha et dont la pente longitudinalemoyenne est suprieure 0,5 %.

La mthode rationnelle est base sur lhypothse quune pluieconstante et uniforme sur lensemble dun bassin versantproduit un dbit de pointe lorsque toutes les sections dubassin versant contribuent lcoulement, soit aprs untemps gal au temps de concentration. Par simplification, lamthode rationnelle suppose aussi que la dure de la pluie estgale au temps de concentration. Elle ne tient pas compte delhtrognit de la pluviomtrie et a tendance survaluerle dbit de pointe.

Qp = C x Ip x A360

O

Qp : Dbit de pointe du bassin versant (en m3/s)

C : Coefficient de ruissellement (pas dunits). Ce facteur reprsente la proportion de leau totale prcipite qui ruisselle (Tableau 2, page prcdente). Afin dassurer un dimensionnement suffisant des structures, il est prfrable de choisir une valeur du coefficient C qui reprsente les pires conditions de ruissellement du bassin versant.

Ip : Intensit de la prcipitation pour une dure de prcipitation gale au temps de concentration (en mm/h). Cette valeur peut tre value en utilisant la Figure 3.

A : Superficie du bassin versant (en ha)

Dtermination de lintensit de pointe (Ip)

Tel que mentionn prcdemment, la mthode rationnellesuppose que le temps de concentration et la dure de la pluiesont gaux. On peut donc estimer lintensit de pointe pourun temps de concentration donn en se basant sur lintensitde pointe correspondant une pluie de dure gale cetemps de concentration.

La Figure 3 prsente la relation entre lintensit de pointedune prcipitation et sa dure. Les donnes provenant de 20stations mtorologiques reprsentatives de la plupart desrgions du Qubec ont t compiles pour raliser cegraphique. Lencadr fournit le facteur de conversion parlequel lintensit de pointe doit tre multiplie si une rcur-rence de pluie autre que 10 ans est utilise.

Choix de la rcurrence de la pluie utiliser pourle dimensionnement des structures

La rcurrence dune pluie correspond la probabilit quesurvienne une pluie donne et au risque qui lui est associ.Par exemple, un vnement dune rcurrence de 25 ans nesera dpass en importance que tous les 25 ans, ce quicorrespond un risque doccurrence de 4%. Il sagit doncdun vnement majeur qui peut causer de srieuxdommages. Par contraste, un vnement dune rcurrencede 5 ans (risque doccurrence de 20%) gnrera des dbits etun volume ruissel beaucoup moins importants.

Le Tableau 3 prsente les rcurrences utiliser pour la con-ception de petites structures de conservation des sols et deleau dans diffr