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Année scolaire 2016-2017 MATIERE: HYDROLOGIE Enseignant: M. Djanhan Patrice KOU

Année scolaire 2016-2017 MATIERE: HYDROLOGIE Enseignant: M. Djanhan Patrice KOUASSI 1 PLAN DU COURS ******** CHAPITRE I: INTRODUCTION; CHAPITRE II: LE MILIEU HYDROLOGIQUE; CHAPITRE III: LES PRECIPITATIONS; CHAPITRE IV: EVAPORATION- EVAPOTRANSPIRATION – DEFICIT D’ECOULEMENT; CHAPITRE V: ETUDE DES CRUES 2 CHAPITRE I: INTRODUCTION 3 PLAN DU CHAPITRE ******** I1. Définition et but de l’hydrologie I2. Le cycle de l’eau; 4 I1. Définition et but de l’hydrologie I1.1 Définition  D’après, le U. S. Federal Council for Science and Technology (1962): l’hydrologie est la science qui étudie principalement le cycle de l’eau dans la nature, en ce qui à trait à sa distribution géographique et temporelle dans l’atmosphère, en surface (lacs et rivières) et dans le sol et le sous-sol. Les propriétés physiques et chimiques de l’eau et ses interactions avec l’environnement physique et biologique, ainsi que son influence sur les activités humaines sont aussi des sujets abordés en hydrologie. D’après le Glossaire International d'Hydrologie (1992) : L’hydrologie est la science qui traite des eaux que l'on trouve à la surface de la Terre, ainsi qu'au-dessus et au-dessous, de leur formation, de leur circulation et de leur distribution dans le temps et dans l'espace, de leurs propriétés biologiques, physiques et chimiques et de leur interaction avec leur environnement, y compris avec les êtres vivants. 5 I1. Définition et but de l’hydrologie I1.2 Sciences rattachées à l’hydrologie L’hydrologie est ainsi une science multidisciplinaire ouverte à un grand nombre de professions: ingénieur civil, géologue, géographe, un agronome ou un ingénieur génie rural. Elle nécessite des connaissances en probabilités et statistique, en optimisation, en chimie, biologie, de microbiologie, économie, urbanisme, en sciences sociales et politiques. Ainsi quelques sciences rattachées sont: Hydrogéologie : étude des eaux du milieu souterrain; Hydrologie de surface : étude des eaux à la surface de la Terre; Océanographie : étude des océans; Météorologie : étude de l'atmosphère; Glaciologie : étude des glaciers; Nivologie : étude des neiges; Potamologie : étude des rivières; Limnologie : étude des lacs; 6 I1. Définition et but de l’hydrologie I1.3 But de l’hydrologie L’hydrologie fournit aux praticiens des outils d’inventaire et d’analyse de données pour répondre à des besoins, tant sur le plan de la conception des composantes d’un aménagement que sur celui de l’exploitation des systèmes hydriques. En ce qui concerne les réalisations concrètes, l’hydrologie peut amener à concevoir ou à gérer des aménagements d’exploitation de la ressource en eau pour la production d’énergie hydroélectrique, l’irrigation ou le drainage des terres agricoles, l’alimentation en eau de consommation domestique ou industrielle, la navigation, la pêche commerciale ou sportive, la récréation. 7 I1. Définition et but de l’hydrologie I1.3 But de l’hydrologie L’hydrologie permet de déterminer l’origine, l’étendue, la fiabilité, la qualité des ressources en eau, sur laquelle repose une évaluation des possibilités en matière d’utilisation et de contrôle. L’hydrologie de surface étudie l’eau à la surface de la terre. Elle a pour but de fournir des informations hydrologiques aux décideurs sur les caractéristiques et l’évolution des ressources en eau d’un pays. 8 I1. Définition et but de l’hydrologie I1.4 Domaines d’application Ces informations peuvent être requises dans les domaines d’application suivant: 1.L’estimation des ressources en eau du pays (quantité, qualité, répartition spatio-temporelle), les potentialités en matière de développement de cette ressource, la capacité à satisfaire les besoins présents et futurs; 2.La planification, la conception, et la mise en œuvre de projet liés à l’eau; 3.L’estimation de l’impact environnemental, économique et social des pratiques de gestion actuelles ou envisagées des ressources en eau et l’adoption de stratégies et de politiques adaptées; 9 I1. Définition et but de l’hydrologie I1.4 Domaines d’application 4. L’estimation de l’impact sur les ressources en eau des activités non liées directement à leur exploitation telles que l’urbanisation ou l’exploitation forestière; 5. La sécurité des personnes et des biens contre les risques liés à l’eau, en particulier les crues et la sécheresses. 10 11 Enjeux de l’hydrologie de surface quantitative Prévision des crues Prévision des étiages Gestion d’ouvrages Dimensionnement d’ouvrages Impact de l’anthropisation 12 L’hydrologie : prévision et prédétermination Protection et prévention Prédétermination Recherche d’une distribution statistique d’une grandeur X pour l’évaluation d’un risque ou d’une probabilité X 1 0 Tirage annuel Fréquence •65% chances d’avoir une crue décennale dans les dix prochaines années . Prévision Simulation des débits Evolution d’une grandeur X dans le temps Approche Pluie-Débit X Maintenant 13 L’hydrologie : Crue et inondation • Crue: Augmentation plus ou moins brutale du débit et par conséquent de la hauteur d'un cours d'eau suite à une pluie, à la fonte des neiges, à une montée de nappe, à une vidange de réservoir, etc. • Inondation: Submersion temporaire, naturelle ou artificielle, d'un espace terrestre; l'inondation est à la fois : • un phénomène naturel ou induit involontairement par des transformations artificielles du milieu, ou encore une action humaine volontaire ou accidentelle : le fait ou l'action d'inonder; • un état temporaire, résultat de ce phénomène ou de cette action. Carte des aléas I1. Définition et but de l’hydrologie I1.5 Outils et méthodes de travail Les méthodes de travail en hydrologie suit les étapes suivantes afin de répondre aux besoins des diverses demandes : 1- Acquisition de données sur le terrain: Travail lourd, mais est la base de toute méthode, concerne schématiquement: organisation du réseau de collecte de données, la collecte de données et la transmission des données; 2- Traitement de données : comprend le traitement et l’ archivage des données, l’analyse des données; 3- Prise de décisions: comprend la préparation de données opérationnelles et de données de projet, l’information du public. 14 I2. Cycle de l’eau I2.1 Définition Le cycle de l’eau appelé aussi cycle hydrologique est un concept qui englobe les phénomènes du mouvement et du renouvellement des eaux sur la terre. Cette définition implique que les mécanismes régissant le cycle hydrologique ne surviennent pas seulement les uns à la suite des autres, mais sont aussi concomitants. Le cycle hydrologique n'a donc ni commencement, ni fin. Ces mouvements accompagnés des changements d’état de l’eau peuvent s’effectués dans l’atmosphère, à la surface de la terre et dans le sous sol. Le cycle de l’eau est sujet à des processus complexes et variés parmi lesquels nous citerons: les précipitations, l’évaporation, la transpiration des végétaux, l’interception, le ruissellement, l’infiltration, la percolation, l’emmagasinement et les écoulements souterrains. 15 I2. Cycle de l’eau I2.2 Description du processus Ce processus se déroule comme suit: 1. Une partie de l’eau précipitée retourne vers l'atmosphère, par évapotranspiration; 2. L'eau non restituée à l'atmosphère migre sous forme :  d'écoulements de surface rapides (rivières, ravines...), transitant parfois par des zones de stockage naturel (étangs, mares...) ou artificiel (retenues...);  d'écoulements souterrains intervenant après infiltration; ces eaux sont souvent stockées en profondeur dans des réservoirs constitués de roches poreuses et perméables formant les aquifères. Si elles ne sont pas utilisées par l’homme, les eaux souterraines parviennent finalement à la mer. 16 I2. Cycle de l’eau I2.2 Description du processus Le cycle de l'eau se poursuit : c'est le milieu marin qui, par évaporation, humidifie les masses d'air véhiculées par l'alizé. Par condensation, il y a formation de nuages, et éventuellement précipitation. 17 18 I2. Cycle de l’eau I2.3 Bilan hydrique Établir le bilan en eau d’une région sur une période donnée, c'est chiffrer les quantités d’eau qui entrent et sortent des différents bassins versants qui la composent (le bassin versant d'une rivière est la zone à l'intérieur de laquelle l'eau précipitée s'écoule et converge vers la rivière). 19 20 Les échelles spatiales de l’hydrologie : L’échelle régionale ETP de ETR bassin Pluie de bassin Débit à l’exutoire (mesuré à une section de contrôle) Pluie = Evapotranspiration + Débit +/- Variations de stock +/- échanges souterrains Les échelles spatiales de l’hydrologie : L’échelle de la parcelle ETP ETR Pluie = Evapotranspiration + Infiltration (recharge) Pluie + Variations de stock ZNS (+ Ruissellement) (Ruissellement) Infiltration Ordres de grandeurs des termes du bilan hydrique (en lames d’eau annuelles) D’après Musy, EPFL Continents Précipitations mm Évaporation mm Écoulement mm Europe 790 507 283 Afrique 740 587 153 Asie 740 416 324 Amérique du Nord 756 418 339 Amérique du Sud 1600 910 685 Australie et Océanie 791 511 280 Antarctique 165 0 165 Moyenne pour tous les continents 800 485 315 uploads/Geographie/ chap-i-introduction-2016-2017-pdf.pdf