CARACTERISTIQUES D’UN BASSIN VERSANT

Un bassin versant est une unité géographique naturelle drainée par un réseau hydrographique en amont d’un point (exutoire) par où transitent les produits des précipitations (Figure 4). Sa limite topographique est appelée ligne de crête qui, généralement, correspond à la ligne de partage des eaux : on parle alors de bassin versant topographique.

Toutefois, lorsqu’un sol perméable recouvre un substratum imperméable, la division des eaux selon la topographie ne correspond pas toujours à la ligne de partage effective des eaux souterraines. Le bassin versant topographique est alors différent du bassin versant réel.

Dans cet environnement, les cours d’eau sont organisés en un réseau hydrographique et repérés par un numéro d’ordre croissant de l’amont vers l’aval (Figure 4).

Nappe Phréatique Ligne de crête Exutoire 1 1 2 1 1 1 2 1 1 2 3 Industrie Habitat Agriculture Habitat

Figure 4 : Représentation d’un bassin versant d’ordre 3 avec ses caractéristiques topographiques et

anthropiques.

Il existe plusieurs types de classification des tronçons des cours d’eau, dont celle de Strahler (1952) qui est la plus utilisée. Cette classification se base sur les règles suivantes : (i) tout cours d’eau dépourvu de tributaires est d’ordre 1 ; (ii) le cours d’eau formé par la confluence de 2 cours d’eau d’ordre différent prend l’ordre du plus élevé des deux ; (iii) le cours d’eau formé par la confluence de deux cours d’eau du même ordre voit son ordre augmenté de 1. Le comportement hydrologique d’un bassin versant se matérialise par sa réaction face à une sollicitation (précipitation). Cette réaction est mesurée par l’observation de la quantité qui s’écoule à l’exutoire du système. La représentation graphique de l’évolution du débit Q en fonction du temps t constitue un hydrogramme de crue. La réaction du bassin versant peut

également être représentée par un limnigramme qui n’est autre que la représentation de la hauteur d’eau mesurée en fonction du temps. Le passage du limnigramme à l’hydrogramme se fait par le biais d’une courbe de nuage, relation entre les débits et les hauteurs d’eau obtenus pour chaque cours d’eau par des jaugeages effectués à différentes périodes hydrologiques. Cette réponse hydrologique aux différentes sollicitations, notamment de la précipitation, est fortement influencée par les caractéristiques physiographiques du bassin versant (la taille du bassin la topographie), la lithologie, l’occupation du sol et le climat.

1. la superficie : c’est l’espace compris entre les crêtes topographiques qui se rejoignent à l’exutoire. Elle varie de l’hectare à 106 km2, et la taille des bassins est un facteur influant de la production spécifique de solides (Tardy, 1986). En effet les petits bassins ont une plus forte production en raison d’un relief plus marqué et d’une capacité de rétention des particules plus faible que les grands bassins.

2. la topographie comprend la forme du bassin versant et le relief. La forme influence l’allure de l’hydrogramme à l’exutoire du bassin versant. Par exemple, une forme allongée favorise, pour une même pluie, des débits de pics de crue plus faible, ceci en raison des temps d’acheminement de l’eau à l’exutoire plus important. Ce phénomène est lié à la notion de temps de concentration. En revanche, les bassins en forme d’éventail, présentant un temps de concentration plus court, auront les plus forts débits de pointe. L’influence du relief (le dénivelé maximum et moyen, la fréquence des classes d’altitude, la valeur des pentes, et la régularité des versants) sur l’écoulement est notable, car de nombreux paramètres hydrométéorologiques varient avec l’altitude (précipitations, températures, etc.) et la morphologie du bassin. La pente favorise l’élévation des masses d’air en mouvement au dessus des reliefs et provoque la condensation de l’humidité qu’elles contiennent. Elle influence aussi l’écoulement superficiel des eaux (ruissellement de surface et écoulement hypodermique). La pente accélère le ruissellement sur les versants et détermine en partie le temps de réponse du cours d’eau aux impulsions pluviométriques.

3. le climat : il influence le réseau hydrographique qui est généralement plus dense dans les régions montagneuses très humides et tend à disparaître dans les régions désertiques. Les précipitations et la température agissent sur le degré d’altération des roches et de l’ablation en régulant les eaux courantes, les glaciers et les vents.

4. la lithologie et les sols : Lithologie comprend la nature et la surface d’affleurement des différentes roches formant le substrat (granite, calcaire, argile…) et les formations

superficielles (alluvions et colluvions). La nature des roches du substrat (minéralogie, texture, fissuration) conditionne la quantité et le type de matière produite : solide (loess, siltites, schistes, cendres volcaniques…) ou dissoute (évaporites, calcaires…) (Meybeck, 1987 ; Einsele, 1992). La lithologie du substratum d’un bassin versant influe non seulement sur l’écoulement de l’eau souterraine, mais également sur le ruissellement de surface et donc sur la perméabilité. Celle-ci intervient sur la vitesse de montée des crues, sur le volume et sur le soutient apporté aux débits d’étiage par les nappes souterraines. Un bassin à substratum imperméable présente une crue plus rapide et plus violente qu’un bassin à substratum perméable, soumis à une même averse. Ce dernier retient l’eau plus aisément, et en période de sécheresse, un débit de base sera ainsi assuré plus longtemps. Néanmoins, le substratum peut absorber une certaine quantité d’eau dans les fissures et diaclases des roches naturellement imperméables ou dans les formations altérées.

Les sols hydromorphes, lessivés et acides, sont caractérisés par une bonne perméabilité en profondeur et donc généralement moins sensibles aux processus de ruissellement. En revanche les sols argileux, calcaires ou calciques caractérisés par une texture compacte et peu perméable, sont très vulnérables aux ruissellements superficiels (Revel, 1982).

5. l’occupation du sol comprend la part de la végétation (forêts, prairies…) et des activités humaines. La couverture végétale d’un bassin versant joue un rôle primordial dans le déroulement du cycle de l’eau car sa biomasse aérienne intercepte les précipitations, capte le brouillard et rosée, protège le sol contre l’insolation (évaporation) et contre l’érosion pluviale. A cette occupation naturelle se combine dans certains bassins versants les actions anthropiques. L’homme, en installant ses cultures, ses villes et ses industries sur les versants, modifie la couverture végétale. Les routes, les trottoirs ou les parkings, par exemple, sont autant de surfaces imperméables qui empêchent l’infiltration des eaux. Les activités agricoles, caractérisées généralement par l’arrachage des haies, l’arasement des talus, le déboisement, le défrichement et l’apport de fertilisants commerciaux, ont pour conséquences l’accroissement des processus d’érosion et de ruissellement. Augmenter le ruissellement, c’est aussi accroître les risques de crues (donc d’inondations) et de transfert de polluants vers les cours d’eau. Les milieux aquatiques sont abondamment utilisés pour recevoir et évacuer une bonne part des déchets issus des activités humaines. Si l’eau prélevée, notamment pour les besoins agricoles et industriels, est en grande partie restituée, sa qualité l’est moins.