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Le bassin versant

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Le bassin versant

مُساهمة من طرف المدير في الثلاثاء ديسمبر 22, 2009 10:21 am

Le bassin versant et son complexe
Définition du bassin versant
Comportement hydrologique
Caractéristiques physiques du bassin
Informations digitales et modèles numériques




Définition du bassin versant

Le bassin versant correspond, en principe, à l'unité géographique sur laquelle se base l'analyse du cycle hydrologique et de ses effets.

Le bassin versant est une surface élémentaire en théorie hydrologiquement close, c'est-à-dire qu'aucun écoulement n'y pénètre de l'extérieur et que tous les excédents de précipitations s'évaporent ou s'écoulent par une seule section à l'exutoire.

On définit aisément le bassin versant topographique limité par une ligne de partage des eaux, mais celui-ci peut différer du bassin versant réel à cause :

1. des circulations souterraines (voir exemple ci-dessous).



Circulations souterraines drainant des eaux du bassin topographique
hors de ce dernier

Les circulations souterraines drainent parfois des eaux extérieures au bassin topographique ou, au contraire, drainent des eaux du bassin topographique hors de ce dernier (exemple figure). Cette différence entre bassins réel et topographique est tout particulièrement importante en région karstique.


2. ou à cause d'effets anthropiques (voir exemple ci-dessous).



Exemples de modifications de la délimitation du bassin versant suite à la construction d'un réservoir ou d'une route

Les limites naturelles superficielles du bassin versant peuvent être aussi modifiées par des activités anthropiques telles que la construction de barrières artificielles (route, chemins de fer, etc.).





Comportement hydrologique

L'analyse du comportement hydrologique d'un bassin versant (système hydrologique) s'effectue le plus souvent par le biais de l'étude de la réaction hydrologique du bassin face à une sollicitation (la précipitation). Cette réaction est mesurée à l'exutoire du système hydrologique par l'observation d'un hydrogramme qui n'est autre que la représentation de l'évolution du débit Q en fonction du temps t.



Principes d'analyse du comportement hydrologique du bassin versant et hydrogramme résultant.

La réaction hydrologique d'un bassin versant à une sollicitation particulière est caractérisée par sa vitesse (temps de montée tm) et son intensité (Qmax,Vmax).


La vitesse de réaction et son intensité sont fonction du type et de l'intensité de la précipitation qui le sollicite mais aussi du temps de concentration des eaux sur le bassin.

Le temps de concentration (tc) des eaux sur un bassin versant se définit comme le maximum de durée nécessaire à une goutte d'eau pour parcourir le chemin hydrologique entre un point du bassin et l'exutoire. Il dépend des caractéristiques du bassin versant.

Le temps de concentration est composé de trois temps :

th : Temps d'humectation.
tr : Temps de ruissellement ou d'écoulement
ta : Temps d'acheminement.

Les courbes isochrones représentent les courbes d'égal temps de concentration des eaux sur le bassin versant. Le tracé du réseau des isochrones permet donc de comprendre en partie le comportement hydrologique d'un bassin versant et l'importance relative de chacun de ses sous-bassins.



Représentation d'un bassin avec ses lignes isochrones et diagramme surface-temps de concentration du bassin

Caractéristiques physiques et leurs influences sur l'écoulement des eaux.

Le bassin versant est un objet complexe dont l'ensemble des caractéristiques (géométriques, géologiques, physiographiques, humaines, etc.) joueront un rôle non seulement dans la réponse hydrologique du bassin à une sollicitation des précipitations (régime des écoulements) mais aussi, en amont et pour certaines d'entre elles (altitude, exposition...), directement dans le processus de formation de la pluie.

Il faut noter l'existence, à la surface du bassin versant, d'un système longitudinal, le réseau de drainage ou réseau hydrographique, défini comme l'ensemble des cours d'eau naturels ou artificiels, permanents ou temporaires, qui participent à l'écoulement. Ce réseau est plus ou moins développé selon différents facteurs (géologie, climat, pente du terrain, etc.)

Il ne manque pas dans la littérature scientifique de paramètres quantifiés destinés à mesurer telle ou telle caractéristique des bassins versants (tableaux). Ces facteurs, d'ordre purement géométrique ou physique, s'estiment aisément à partir de cartes topographiques ou en recourant à un modèle numérique de terrain (MNT). La difficulté réside dans l'identification de paramètres qui expriment l'influence de ces caractéristiques.


Caractéristiques géométriques

Surface du bassin :
- Aire

Morphologie / Forme :
- Indice de compacité de Gravelius (1914)

Topographie / Relief :
- Courbes hypsométriques

- Altitudes caractéristiques

- Pente moyenne du bassin

- Indice de pente (rectangle équivalent)




Caractéristiques du réseau hydrographique

Topologie des cours d'eau :
- Classification de Strahler (1957)

Longueur et pente :
- Longueurs caractéristiques

- Profil en long

- Pente moyenne

- Courbe aire - distance

Degré de développement du réseau :
- Densité de drainage

- Densité hydrographique

- Rapport de confluence

Endoréisme




Caractéristiques agro-pédo-géologique

Couverture du sol :
- Indice de couverture en % (forêts, cultures, surfaces perméables - toiture, route - surface des lacs et des glaciers)

- Coefficient de ruissellement

Nature du sol :
- Carte pédologique détaillée

- Etat d'humidité du sol

Géologie du substratum :
- Etude hydrogéologique (perméabilité du substratum)



Information digitale et modèles numériques

Suite à l'accroissement de la demande de données spatiales, des techniques et des méthodes modernes ont été mises au point ces dernières années. Elles visent l'acquisition et la mise à disposition d'informations digitales décrivant à la fois la topographie par le biais de modèle numérique d'altitude (MNA) qui conduit à l'élaboration de modèle numérique de terrain (MNT), et l'occupation du sol (photographies aériennes et données satellit
aires)

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