1. 1 -- LE BASSIN VERSANTLE BASSIN VERSANT -- Cours Master 1 C. Legout Laboratoire dtude des Transferts en Hydrologie et en Environnement Universit Joseph Fourier Cedric.Legout@hmg.inpg.fr Plan 1- Leau dans les sols : rappels 1.1- Reprsentation physique des sols 1.2- Forces caractristiques 1.3- Grandeurs caractristiques : et h 2- Le bassin versant 2.1- Dfinition 2.2- Caractristiques gomtriques 2.3- Le rseau hydrographique 2.4- Les caractristiques agro-pdo-gologiques 2.5- Les conditions aux limites et initiales 3- Les processus hydrologiques 3.1- Lvapotranspiration et linterception 3.2- Le ruissellement 3.3- La percolation de l eau 3.4- Lcoulement de nappe 3.5- Lexfiltration 3.6- Lcoulement hypodermique 3.7- Dcomposition des hydrogrammes de crue

2. 2 Surface draine par une rivire en amont d un point, l exutoire. Les limites d un bassin versant sont gnralement fixes partir de la topographie : exutoire exutoire exutoire 1- Dfinition exutoire Figure: Valle de Ceillac, H-A, BV Durance (doc. Ph. Bois) 0 200 400 600 800 Dlimitation du BV partir de cartes IGN 1- Dfinition Figure: Bassin versant de Kerbernez (29) Distance (m) Altitude(m) 3. 3 Dlimitation du BV partir de MNT 1- Dfinition 1- Dfinition Figures : MNT du bassin versant de la Fontaine du Theil, 35 et reprsentation du dcalage entre le contour rel et dtermin numriquement (ENSA et CEMAGRF Rennes) 4. 4 BV topographique BV hydrogologique Figure: Exemples de modifications de la dlimitation du BV suite des modifications anthropiques (D aprs A. Musy, le BV et son complexe) Figure: Distinction entre BV rel et BV topographique (doc M. Lelay) 1- Dfinition Sollicitation = Pluie (t) Raction = Dbit (t) 0 100 200 300 400 500 29/1 3/2 8/2 13/2 18/2 23/2 28/2 5/3 temps dbit(L/s) 0 1 2 3 4 5 6 2/2 4/2 6/2 8/2 10/2 12/2 14/2 16/2 18/2 20/2 22/2 24/2 26/2 28/2 2/3 temps pluie(mm/h) Bassin versant 1- Dfinition 5. 5 Temps (h) Dbit(m3s-1) Dbit de pointe Temps de monte Hydrogramme de crue 1- Dfinition Facteurs de contrle : le comportement hydrologique d un bassin versant est fonction des mcanismes hydrologiques qui vont sy dvelopper. Ces processus sont contrls par : la gomtrie du bassin versant, la gomtrie du rseau hydrographique, l occupation du sol, la nature du sol et du sous-sol, les conditions aux limites et initiales 1- Dfinition 6. 6 La forme: comparaison avec un cercle : indice de Gravelius La surface: dbit = f(surface) mthode d estimation des surfaces 2- Caractristiques gomtriques Figure: Influence de la forme du BV sur l hydrogramme de crue (D aprs A. Musy, le BV et son complexe ) A P KG 2 = La topographie: altitudes exutoire points culminant courbes hypsomtriques pente vitesse de ruissellement et d coulement (temps de monte, dbit de pointe pente moyenne, pente maxi, pente mini 2- Caractristiques gomtriques Surface cumule (%) 0 100 Altitude(m) 7. 7 Dfinition du rseau hydrographique: ensemble des canaux de drainage naturels ou scoulent les eaux provenant du ruissellement ou restitues par les nappes souterraines soit sous forme de source, soit par restitution continue le long du lit du cours d eau (Roche, 1963) cours d eau naturels ou artificiels, temporaire ou permanent (Musy, EPFL) Un foss de drainage est il un lment du rseau hydrographique? Facteurs de contrle du dveloppement et de la gomtrie d un cours d eau: gologique, climatique, topographique (rosion/sdimentation) anthropique (drainage, barrages, endiguement) 3- Le rseau hydrographique Quelques gomtries types 3- Le rseau hydrographique 8. 8 Les longueurs et pentes caractristiques: longueur du cours d eau principal profil en long/longitudinal pente moyenne du cours d eau densit de drainage Dd = li / A densit hydrographique Dh = ni / A Les ordres du BV: Strahler, Gravelius, Horton L ordre d un bassin versant correspond l ordre du tronon l exutoire Figure: Ordre d un BV selon Strahler (D aprs A. Musy, le BV et son complexe) 3- Le rseau hydrographique 3- Le rseau hydrographique Classification des cours deau : Rapport de confluence Rapport des aires Rapport des longueurs 1+ = u u c n n R 1 = u u a a a R 1 = u u l l l R 9. 9 3- Le rseau hydrographique Cas particuliers : Diffluences Endorisme Figure: Causse Mjean, Mont Lozre Figure: Domnon, Col de la Pra (doc P. Belleudy) Endorisme : cas du Lac Tchad 3- Le rseau hydrographique Figure: Evolution du lac Tchad entre 1972 et 2001 10. 10 Occupation du sol : fort, prairie, culture, lacs, glaciers, surfaces impermabilises Type de sol : texture, structure, capacit dinfiltration, stabilit structurale Substrat gologique : permable, impermable, fissures, fractures 3- Les caractristiques agro-pdo-gologiques Figure: Photo arienne du bassin versant de Kerbernez (29) Prcipitations : 4- Les conditions aux limites et initiales Figure: (a) Reprsentation schmatique du bassin versant, (b) influence de la dure de laverse sur la rponse hydrologique et (c) influence des variations dintensit (tir de Musy, la rponse hydrologique, daprs Rmnrias) (c) (a) (b) 11. 11 Etat initial du bassin versant 4- Les conditions aux limites et initiales Figure: Exemple de non-linarits des crues lies aux conditions initiales: bassin versant de Latte (0.19 km), Mont Lozre. (a) et (b) rponses trs diffrentes 2 apports de pluie semblable pour 2 conditions initiales diffrentes. (b) et (c): rponses semblables pour 2 apports de pluie et 2 conditions initiales diffrents (Ambroise, 1999). Le bassin versant transforme la pluie en dbit de rivire Cette transformation est: non linaire, varie pour un mme bassin versant au cours de l anne, dune saison l autre, d une crue l autre, varie dun bassin versant un autre selon les conditions gologiques, pdologiques, climatiques et selon l occupation du sol. En rsum... Besoin de caractriser les mcanismes hydrologiques