La notion de bassin versant

Un bassin versant est l'ensemble du territoire drainé par une rivière et de ses affluents; une zone

caractérisée par les eaux de ruissellement étant transmise au même exutoire (Figure I.6).

Figure I.6 : Schéma d’un bassin versant (Blanchon, 2013).

On définit différents bassins versants en fonction de l’échelle de travail ou d’étude, depuis les

parcelles de quelques dizaines de mètres carrés (un minuscule affluent) à plusieurs millions de

km² comme pour l’Amazone dont le bassin hydrographique s’étend sur environ 6,95 millions

de km². Le bassin versant est limité par des frontières naturelles : les lignes de crêtes ou lignes

de partage des eaux. De part et d’autre de ces lignes, les eaux des précipitations et des sources,

ainsi que tous les éléments dissous ou en suspension (sédiments, pollution…), s’écoulent vers

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des exutoires séparés. Un bassin versant peut être défini non seulement pour des eaux

superficielles (bassin versant hydrographique ou topographique) mais aussi pour des eaux

souterraines (bassin versant hydrogéologique). Il s’agit alors du bassin versant « réel ». Le

bassin versant topographique sous-entendant que le sol est imperméable. Les bassins versants

hydrogéologiques sont définis non pas à partir des lignes de crêtes topographiques, mais à

partir des lignes de crêtes piézométriques (hauteur d’eau dans le sol) (Figure I.7).

Figure I.7 : Différence entre BV topographique et BV hydrogéologique (Musy et Higy, 2004).

Une carte de localisation des vingt bassins versant les plus grands dans le monde (Figure I.8)

met en évidence la relation existant entre la taille de ceux-ci et le caractère massif des

continents dans lesquels ils s’insèrent.

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Tableau I.3 : Grands fleuves et leurs caractères généraux.

I.3.2. Caractéristiques

Les bassins versants sont des entités spatiales avec une dimension verticale souvent faible (et

mal connue) par rapport aux dimensions horizontales. Ils sont caractérisés par des traits

morphométriques (surface et forme du bassin, élévation, pente, orientation) ainsi que par des

typologies géophysiques (lithologie, pédologie) et d'occupation humaine (cultures,

urbanisation). Ces caractéristiques influencent fortement la réponse hydrologique et notamment

le régime d’écoulement en période de crue ou d’étiage (Musy et Higy, 2004). Un bassin versant

est l'aire de réception des précipitations et d'alimentation des cours d'eau donc les débits sont

liés à la surface. La forme d’un bassin versant influence l’allure de l’hydrogramme à l’exutoire.

Par exemple, une forme allongée favorise, pour une même pluie, les faibles débits de pointe en

raison des temps d’acheminement de l’eau à l’exutoire plus importants. Par contre, les bassins

en forme d’éventail présentant un temps de concentration plus court, auront des débits de point

plus importants, toute chose étant égale par ailleurs (Figure I.9). La pente moyenne est une

caractéristique importante qui renseigne sur la topographie du bassin. Elle est considérée

comme une variable indépendante. Elle donne une bonne indication sur le temps de parcours du

Bassin superficie (millions de km²) Débit moyen en m³/sec _{Longueur (km)}

1 Amazone 6.95 290000 6800 2 Congo 3.8 41800 4700 3 Mississippi 3.22 18000 3780 4 Nil 3 2830 6700 5 Ienisseï 2.69 19800 4093 6 Ob 2.48 12760 3650 7 Lena 2.42 16300 4400 8 Paraná 2.34 16800 4099 9 Changjiang 1.96 31900 6300 10 Amour 1.84 11000 4354 11 Mackenzie 1.8 9700 1738 12 Volga 1.38 1270 1500 13 Zambèze 1.35 3500 2750 14 Niger 1.1 6000 4184 15 Orénoque 1.08 36000 2140 16 Gange 1.07 12230 2510 17 Murray 1.07 450 134 18 Nelson 1.07 2400 660 19 Saint-Laurent 1.03 16800 1197 20 Indus 0.95 6600 3200

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ruissellement direct, donc sur le temps de concentration, et influence directement le débit de

pointe lors d’une averse.

Figure I.9 : Influence de la forme du bassin versant sur l'hydrogramme de crue (Musy et Higy,

2004).

La géologie du substratum influence l'écoulement de l'eau souterraine et également le ruissellement

de surface. Dans ce dernier cas, les caractères géologiques principaux à considérer sont la lithologie

(nature de la roche mère) et la structure tectonique du substratum. 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 rocheuses altérées (Musy et Higy, 2004). L’occupation du sol influence aussi

l’écoulement en surface. Le couvert végétal retient, selon sa densité, sa nature et l'importance de la

précipitation, une proportion variable de l'eau atmosphérique. Cette eau d'interception est en partie

soustraite à l'écoulement. Par ailleurs, cette couverture conduit à une limitation du ruissellement. A

l’inverse, les surfaces imperméabilisées, qui limitent l’infiltration et donc la recharge des nappes,

provoquent une augmentation du volume d’écoulement et surtout une réduction du temps de

concentration.

I.3.3. Réseau hydrographique

Le réseau hydrographique se définit comme l’ensemble des cours d’eau naturels ou artificiels,

permanents ou temporaires, qui participe à l’écoulement. La classification d’un réseau

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hydrographique est une manière de hiérarchiser l’ensemble des branches de ce réseau en attribuant à

chacune une valeur qui caractérise son importance. Cette classification, qui peut être reprise au

niveau des stations de mesure, aide à la définition du cours d’eau et permet des comparaisons entre

réseaux hydrographiques différents. Il existe beaucoup de classifications et d’indices de classement

qui servent à préciser les spécificités de chaque réseau et comme exemple la classification de

Strahler.

La classification de Strahler (1952) est la méthode la plus couramment utilisée pour définir les cours

d’eau. Elle consiste à ordonner les cours d’eau selon leur importance, de la source jusqu’à l’exutoire.

Les principes de cette classification de Strahler (Figure I.10) sont les suivants:

• Tout cours d’eau dépourvu de tributaires est d’ordre un.

• Le cours d’eau formé par la confluence de deux cours d’eau d’ordre différent prend l’ordre du

plus élevé des deux.

• Le cours d’eau formé par la confluence de deux cours d’eau du même ordre est augmenté de

un.

• On attribue alors à un bassin versant l’ordre de son cours d’eau principal. Il en va de même

pour ses sous-bassins versants.

Figure I.10 : Classification selon l’ordre Strahler.

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