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ةيبعشلا ةيطارقميدلا ةيرئازجلا ةيروهمجلا
République Algérienne Démocratique et Populaire يلاعلا ميـلعتلا ةرازو
و يملعلا ثحبلا
Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique يلعوب نب ةبـيسح ةـعماج
فلـشلا
Université Hassiba Benbouali de Chlef ةعيبطلا مولع ةيلك
و ةايحلا
Faculté des Sciences de la Nature et de la Vie ءاملا مسق
و ةئيبلا و ةمادتسملا ةيمنتلا
Département Eau, Environnement & Développement Durable
HYDROLOGIE GENERALE
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I. Le cycle et le bilan hydrologiques
II. Le bassin versant et son complexe
III. Les précipitations
Le cycle et le bilan hydrologiques
• Définition de l’hydrologie
Science qui étudie :
les eaux terrestres, leur origine, leur mouvement et leur répartition spatiale, leurs propriétés physiques et chimiques, leur interactions avec l’environnement physique et biologique
Science qui étudie le cycle de l’eau
Science qui étudie la distribution spatiale et temporelle de l’eau dans l’atmosphère, en surface
Chapitre I
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Chapitre I Le cycle hydrologique
• Le cycle hydrologique:
Définition:
–Il englobe les phénomènes du mouvement et du renouvellement des eaux sur la terre . Les mécanismes régissant le cycle hydrologique ne
surviennent pas seulement les uns à la suite des autres, mais sont aussi concomitants. Il n'a donc ni commencement, ni fin.
Composantes:
1- Les précipitations 2- L’évaporation 3. L’interception 4. Le stockage 5. L’infiltration 6. La percolation 7. Les écoulements
Chapitre I
Le cycle de l’eau
Rayonnement
solaire Evaporation de l'eau
du sol
à partir des océans et des autres surfaces d'eau
Atmosphère
saturation
Condensation
Précipitations Refroidissement
Ecoulement
gravité
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Chapitre II
Le bassin versant et son complexe
Notion de bassin versant:
•Le bassin versant (BV) en une section d'un cours d'eau est défini comme la surface drainée par ce cours d'eau et ses affluents en amont de la section.
•Tout écoulement prenant naissance à l'intérieur de cette surface doit donc traverser la section considérée, appelée exutoire, pour poursuivre son trajet vers l'aval.
Thalweg
Caractéristiques géomorphologiques
• La surface (A)
– Le bassin versant étant l'aire de réception des précipitations et d'alimentation des cours d'eau.
– La surface du bassin versant peut être mesurée par planimètrage des cartes topographiques ou par des techniques de digitalisation.
• La forme
– Il existe différents indices morphologiques permettant de caractériser le milieu, mais aussi de comparer les bassins versants entre eux.
– L'indice de compacité de Gravelius (1914) KG défini:
Chapitre II
Chapitre II
KG=1.6
KG=1.2 KG=1.1
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• Le relief: La courbe hypsométrique
– La courbe hypsométrique fournit une vue synthétique de la pente du bassin, donc du relief.
– Cette courbe représente la répartition de la surface du bassin versant en fonction de son altitude.
Chapitre II
Chapitre II
• Les altitudes caractéristiques
–Les altitudes sont obtenues directement à partir de cartes topographiques
–L'altitude maximale représente le point le plus élevé du bassin tandis que l'altitude minimale considère le point le plus bas, généralement à l'exutoire.
–Elles déterminent l'amplitude altimétrique du bassin versant et interviennent aussi dans le calcul de la pente.
–L'altitude moyenne se déduit directement de la courbe hypsométrique. On peut la définir comme suit :
Hmoy : altitude moyenne du bassin [m] ;
Ai : aire comprise entre deux courbes de niveau [km²] ; h : altitude moyenne entre deux courbes de niveau [m] ;
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–L'altitude médiane correspond à l'altitude lue au point d'abscisse 50% de la surface totale du bassin, sur la courbe hypsométrique. Cette grandeur se rapproche de l'altitude moyenne dans le cas où la courbe hypsométrique du bassin concerné présente une pente régulière.
•La pente moyenne du bassin versant
–La pente moyenne est une caractéristique importante qui renseigne sur la topographie du bassin
–Plusieurs méthodes ont été développées pour estimer la pente moyenne d'un bassin imoy:
Chapitre II
imoy: pente moyenne [%°]
Σli : somme des longueurs de toutes les courbes de niveau [km]
Δh : intervalle entre deux courbes de niveau consécutives[m]
A : surface du bassin versant[km²]
•Rectangle équivalent
–Le rectangle équivalent permet de comparer facilement des bassins versants entre eux, en ce qui concerne l'influence de leurs caractéristiques sur l'écoulement.
–Le bassin versant rectangulaire résulte d'une transformation géométrique du bassin réel dans laquelle on conserve la même superficie, le même périmètre (ou le même coefficient de compacité) et donc par conséquent la même répartition hypsométrique. Les courbes de niveau deviennent des droites parallèles aux petits côtés du rectangle. La climatologie, la répartition des sols, la couverture végétale et la densité de drainage restent inchangées entre les courbes de niveau.
–Si L et l représentent respectivement la longueur et la largeur du rectangle équivalent, alors :
Chapitre II
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Réseau hydrographique
• Le réseau hydrographique:
–Il se définit comme l'ensemble des cours d'eau naturels ou artificiels, permanents ou temporaires, qui participent à l'écoulement.
–Le réseau hydrographique est sans doute une des caractéristiques les plus importantes du bassin.
– Le réseau hydrographique peut prendre une multitude de formes. La différenciation du réseau hydrographique d'un bassin est due à quatre facteurs principaux:
1. La géologie 2. Le climat
3. La pente du terrain 4. La présence humaine
• L’ordre des cours d’eau
–L’ordre des cours d’eau est une classification qui reflète la ramification du réseau de drainage.
–Il existe plusieurs classifications: Horton, Strahler, Gravelius.
–Sur la base de la classification des cours d'eau, Horton (1932) et Schumm (1956) ont établi différentes rapports:
Chapitre II
Chapitre II
Rapport de bifurcation RB 2.56 – 5.50
Nu: nombre d’affluents d’ordre u
Rapport de surface RA 2.8 – 6.47 Au: aire tributaire
moyenne des cours d'eau d'ordre u.
Rapport de longueur RL 1.75 – 3.34
Lu: Longueur moyenne des cours d'eau d'ordre u
Affluent
Strahler Horton
Gravelius
3 3
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Chapitre II
• Pente longitudinale du cours d’eau
Le calcul des pentes moyennes et partielles de cours d'eau s'effectue à partir du profil longitudinal du cours d'eau principal et de ses affluents. La méthode la plus employée pour le calcul de la pente longitudinale est:
Imoy : pente moyenne du cours d’eau principal [m/km]
ΔHmax: différence d’élévation entre les deux points extrêmes de la rivière [m];
L : longueur du cours d’eau principal [km]
• Densité de drainage
La densité de drainage est une mesure caractérisant le réseau hydrographique.
ΣLi: la longueur totale de tous les cours d’eau (km) A: surface totale du bassin versant (km²)
Les précipitations
Définition
Sont dénommées précipitations, toutes les eaux météoriques qui tombent sur la surface de la terre, tant sous forme liquide (bruine, pluie, averse) que sous forme solide (neige, grésil, grêle) et les précipitations déposées ou occultes (rosée, gelée blanche, givre,...). Elles sont provoquées par un changement de température ou de pression. Les précipitations constituent l’unique « entrée » des principaux systèmes hydrologiques continentaux que sont les bassins versants.
Les nuages
On distingue deux morphologies de base des nuages: les nuages stratiformes et cumuliformes. On classe généralement les nuages aussi en fonction de leur altitude : nuages supérieurs, nuages moyens, nuages inférieurs et nuages à développement vertical.
Chapitre III
stratus cumulus
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Chapitre III
Mécanisme des précipitations
Quatre processus physiques doivent se dérouler pour produire des taux de précipitation ayant une influence hydrologique.
1. Le refroidissement d’une masse d’air humide jusqu’à son point de rosée.
2. La condensation de la vapeur d’eau 3. La croissance des gouttelettes d’eau
4. Un apport de vapeur d’eau pour compenser les pertes par condensation
Types de précipitations
• Il existe différents types de précipitations: les précipitations convectives, les précipitations orographiques et les précipitations frontales.
Chapitre III
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• Il existe divers types d’appareils normalisés de mesure de la pluie
– les pluviomètres manuels qui permettent de mesurer la hauteur de précipitation globale pendant un temps plus ou moins long. Ils sont relevés en général une à deux fois par jour.
– les pluviographes enregistreurs qui permettent d'étudier l'intensité des pluies sur différents intervalles de temps, en général de la minute à plusieurs heures, mais aussi de déterminer les pluies journalières ou les cumuls sur des pas de temps supérieurs.
Chapitre III
Mesures ponctuelles de la pluie
Pluviomètre type Association
Pluviomètre type météo France
Pluviographes
•L'eau recueillie par un entonnoir (ou impluvium) se déverse dans un premier auget A;•Le centre de gravité de l'ensemble étant situé au dessus du point pivot; il y a basculement pour une quantité réglée; l'auget A se vidange, tandis que l'auget B se remplit à son tour;
•Chaque basculement dans un sens ou dans l'autre fait avancer d'une dent une roue à rochets.
•Ce mouvement transmis par divers mécanismes est transcrit sur un tambour enregistreur, effectuant une rotation complète en une durée fixée
•Le diagramme enregistré, ou pluviogramme, est dépouillé avec un lecteur de courbes et un programme
Chapitre III
A
B
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Fig. 3.3. Hyétogramme
Chapitre III
Temps (h)
Méthodes pour mesurer les précipitations moyennes sur un bassin
Méthode de la moyenne arithmétique
• n: nombre de stations
• Pi: précipitations enregistrées à la station i
• Méthode applicable lorsque la topographie est régulière et les stations bien réparties sur le bassin
Méthode Thiessen
• n: nombre de stations
• Pi: précipitations enregistrées à la station i
• Ai: aire du polygone à l’intérieur du bassin
• Méthode tient compte des stations périphériques mais pas de la topographie Méthode des isohyètes
• k: nombre d’isohyètes
• hi: précipitation moyenne entre deux isohyètes successives i et i+1
• Ai: surface comprise entre deux isohyètes successives i et i+1
Chapitre III
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