• Régime hydrique des sols

(1)

Chapitre 8

Précipitations, régime hydrique des sols, hydrologie et géomorphologie fluviale

Introduction

• Écoulement de surface

• Réseau hydrographique

• Dynamique fluviale Dynamique fluviale

• Nappes souterraines

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• Précipitation (mm, mm/h, cm/mois, cm/a)

• Interception

Introduction

Interception

• Infiltration (mm/h, cm/mois)

• Percolation (id.)

• Écoulement de surface ou ruissellement (m³/s)

• Évaporation (mm/j, cm/mois, cm/a)

• Évapo‐transpiration (mm/j, cm/mois, cm/a)

• Écoulement en nappe rigoles fluviatile (ou fluvial)

• Écoulement en nappe, rigoles, fluviatile (ou fluvial)

• Géométrie des cours d’eau: périmètre mouillé, surface mouillée

• Débit: quantité d’eau (m³/s)

Les précipitations

Réservoirs Volume (10⁶km³)

%

Océans 1370 97,25

Calottes glaciaires /glaciers

29 2,05

Eau souterraine 9,5 0,68

Lacs 0,125 0,01

Le cycle de l’eau

Humidité des sols

0,065 0,005

Atmosphère 0,013 0,001

Fleuves/rivières 0,0017 0,0001 Biosphère 0,0006 0,00004

(3)

Le cycle de l’eau Les précipitations

http://www2.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/s3/eaux.ruissellement.html

7% de l’eau du cycle total est disponible pour modeler les continents.

Précipitation, interception et ruissellement Les précipitations

(4)

Les précipitations

Précipitation – infiltration = Écoulement de surface

Les précipitations

Zone d’infiltration, zone de percolation, nappe souterraine, niveau

piézométrique, drainance (infiltration à partir des masses d’eau et échange ).

(5)

Écoulement en nappe L’écoulement de surface

Les différentes phases d’écoulement de surface

Écoulement en nappe Concentration en rigoles Canalisation des rigoles en ravins Concentration des ravins dans un cours d’eau

Intégration des cours d’eau dans un bassin hydrographique

Le bassin hydrographique Le réseau hydrographique

(6)

Organisation et ordination d’un bassin hydrographique

Le réseau hydrographique

•Deux cours d’eau de même importance forment un cours d’eau de catégorie supérieure.

N d li d t

Système de Horton (1945)

•Nœud: lieu de rencontre de 2 cours d’eau.

La ligne de partage des eaux Le réseau hydrographique

(http://www.cehq.gouv.qc.ca/hydrometrie/prevision/quebec.htm)

Une rivière ne se jette pas nécessairement dans la mer la plus proche…

(7)

• La topographie

L’infiltration des eaux

Les facteurs contrôlant l’infiltration des eaux

p g p

• La granulométrie (texture)

• La couche inférieure de la végétation (herbes, mousses, réseau racinaire).

• Les couches organiques de surface et l’humus des sols.

• La compaction (machinerie, piétinement, pâturage).

• La teneur en eau préexistante (saturation préalable)

Différents taux d’infiltration

Les facteurs contrôlant l’infiltration des eaux L’infiltration des eaux

selon différentes

textures, compactions et couvert forestier.

granulométrie

compaction

granulométrie

végétation

(8)

Une goute de pluie vient frapper un sol non protégé, déjà saturé.

L’impact projette des particules de boue qui scelleront davantage la surface.

(9)

•Largeur

Principaux paramètres d’un cours d’eau La dynamique fluviale/hydrologie

• Profondeur

• Périmètre mouillé

• Surface mouillée

• Pente (influence la vitesse)

vitesse)

• Vitesse (variable selon la friction)

• Cisaillement au lit (érosion)

La dynamique fluviale/hydrologie

mouille seuil

rapide

(10)

•Vitesse (courant): Moyenne de plusieurs lectures ponctuelles de vitesse exprimée Comment calculer le débit d’un cours d’eau?

Vitesse (courant): Moyenne de plusieurs lectures ponctuelles de vitesse exprimée en cm/s ou m/s. La mesure de la vitesse s’effectue avec un courantomètre.

•Surface mouillée: Surface en m²d’une « tranche » de cours d’eau.

 Débit: volume d’eau s’écoulant en une section par unité de temps (cm³/s ou m³/s).

Q = A * V

L’hydrogramme d’un cours d’eau

Temps de réponse

Pic de crue Temps de réponse

Hydrogramme.(Sugar Creek, Ohio)

Écoulement de base

(11)

Variations annuelles du débit de la rivière Chattahoochee (Georgie, USA)

L’hydrogramme d’un cours d’eau La dynamique fluviale/hydrologie

Période d’étiage

(12)

Modes de transport des sédiments fluviaux La dynamique fluviale/hydrologie

suspension

Les sédiments transportés par les cours d’eau sont des alluvions

saltation roulement traction

Type de sédiment Diamètre

Argile Jusqu’à 4

microns

Limon De 4 à 60

Graphique de Hjulstrom

Limon De 4 à 60

microns

Sable De 60 microns

à 2 mm

Graviers De 2 à 75 mm

Cailloux De 75 à 250

mm

Pierres De 250 à 600

mm

Blocs 600 mm et +

Classification des sédiments (source: guide pratique d’identification

des dépôts de surface au Québec).

(13)

Relation entre le débit et la charge sédimentaire en suspension.

Relation entre le débit et le niveau d’eau.

(14)

Niveau d’eau

Hydrologie de la rivière Sheldrake, Nunavik * La dynamique fluviale/hydrologie

bouée

turbidimètre

Poids

Fond du cours d’eau capteur à pression

Enregistrement continu du niveau d’eau et de la turbidité

Station hydrologique

Hydrologie de la rivière Sheldrake, Nunavik La dynamique fluviale/hydrologie

Mesure du courant à l’aide d’un courantomètre…

… et mesure de la surface mouillée.

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

Surface mouillée

Substrat rocheux

(15)

Hydrologie de la rivière Sheldrake, Nunavik La dynamique fluviale/hydrologie

Données préliminaires

La dynamique fluviale et l’érosion linéaire

L’écoulement de surface et la dynamique fluviale contribuent à l’érosion des paysages et à leur aplanissement.

É

(pic)

ÉROSION

(16)

Ile Bylot

Les formes d’érosion liées à la dynamique fluviale La dynamique fluviale et l’érosion linéaire

Le ravinement

Ile Bylot

Les formes d’érosion liées à la dynamique fluviale

4 niveaux de ravins

La dynamique fluviale et l’érosion linéaire

Ravins hiérarchisés

(17)

Au pied des torrents circulant dans les ravins: les cônes de déjection