ChapIII_Bassin versant [Mode de compatibilité]
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8/13/2019 ChapIII_Bassin versant [Mode de compatibilit]
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CHAPITRE III
LE BASSIN VERSANT ET SON COMPLEXE
1
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
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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)
9
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, Le rseau hydrographique
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:
2,1,3, Le rseau hydrographique
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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