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Prof. KOUASSI Kan Martin Spécialité : Science de l’eau et de l’environnement Co

Prof. KOUASSI Kan Martin Spécialité : Science de l’eau et de l’environnement Contact : 0506 44 30 24 / 0748 05 24 79 Email : kanstephane@yahoo.fr 1 COURS Licence 1/1ere année ING : Hydrologie générale et hydrogéologie Master 1 / 2eme année ING : Hydrologie statistique Master 2 / 3eme année ING : Assainissement Technique de rédaction de mémoire. 2 3 3 HYDROLOGIE GENERALE Chapitre 1 : Cycle de l’eau Chapitre 2 : Bassins versants Chapitre 3: Acquisition de données Qu'est ce que le génie civil ? 4 5 Le génie civil représente l'ensemble des techniques concernant les constructions civiles. Les ingénieurs civils ou ingénieurs en génie civil s’occupent de la conception, de la réalisation, de l’exploitation et de la réhabilitation d’ouvrages de construction et d’infrastructures dont ils assurent la gestion afin de répondre aux besoins de la société, tout en assurant la sécurité du public et la protection de l’environnement. Très variées, leurs réalisations se répartissent principalement dans cinq grands domaines d’intervention: structures, géotechnique, hydraulique, transport, et environnement. Qu'observer vous ? 6 Qu'observer vous ? 7 Qu'observer vous ? 8 Qu'observer vous ? 9 Qu'observer vous ? 10 1. Les phénomènes observés sur ces images ont-ils impacts sur les ouvrages du génie civil ? 2.Comment réduire ces impacts sur les ouvrages de génie civil ? 11 12 13 Travaux dirigés 1 : Délimitation d’un bassin versant Travaux dirigés 2 : détermination de la surface d’un bassin versant Travaux dirigés 3 : Courbe hypsométrique TPE Hydrologie 14 Exposé 1 : Etude et réalisation des cartes piézométriques : un cas d’application (Groupe 1 DOUKLOUI / ordre de passage 2) Exposé 2 : Mesure de la porosité : un cas d’application (groupe 2 SAKI / ordre de passage 1) Exposé 3 : Mesure de la perméabilité d’un sol : un cas d’application (groupe 3 SANOGO / ordre de passage 4 ) Exposé 4 : Calcul du débit d’une nappe libre : un cas d’application (groupe 4 BEUGRE / ordre de passage 3 ) Exposé 5 : Calcul du débit d’une nappe captive : un cas d’application (groupe 5 YOBOUET / ordre de passage 5 ) TPE Hydrogéologie Généralités 15 1. Définition 2. Applications de l’hydrologie de surface 3. Démarche d’étude de l’hydrologie de surface 4. Sciences et techniques associées à l’hydrologie 1. Définition Elle a pour objet l’étude des propriétés (Physiques, Chimiques, biologiques) des eaux de surfaces et des eaux souterraines. Elle s’intéressent également a leur formation, leur déplacement, leur répartition dans le temps et dans l’espace ainsi que leur interaction avec l'environnement inerte et vivant. On distingue: a. L’hydrologie continentale étudie les eaux de surfaces ( fleuves, lacs et marais) les eaux souterraines et les étendues d'eau solide des terres émergées. b. L’hydrologie marine s'identifie à l'océanographie. 16 L'hydrologie: science de la terre 17 Il existe aujourd'hui 5 océans: - l'océan Pacifique (c'est le plus grand) - l'océan Atlantique - l'océan Indien - l'océan Glacial Arctique - l'océan Glacial Antarctique ( c'est le plus petit) La mer et l’océan désignent toutes deux de vastes étendues d’eaux salées qui couvrent en tout 71% de la surface totale du globe terrestre. Elles peuvent cependant être différenciées sur la base de trois critères. 1.Tout d’abord, leur étendue : l’océan couvre largement plus de surface qu’une mer. 2.Ensuite, leur profondeur : un océan est, généralement, nettement plus profond qu’une mer. 3.Enfin, leur localisation : qu’elles soient reliées ou non à un océan, les mers se trouvent toujours à l’intérieur d’un continent, tandis que l’océan lui, entoure un continent. 18 NB: Le golfe de Guinée est une partie de l'océan Atlantique qui s'enfonce en coin vers le centre du continent africain 2. Applications de l’hydrologie de surface 19 Modélisation : gestion de la ressource en eau. L'hydrologie urbaine: production et distribution de l'eau potable, collecte et épuration des eaux usées et pluviales. L'agriculture : irrigation, drainage. La sécurité des biens et des personnes : protection contre les crues et des étiages. L'hydrologie de surface = science qui traite des problèmes qualitatifs et quantitatifs des écoulements à la surface des continents. 3. Démarche d’étude de l’hydrologie de surface Le moteur de la science hydrologique (de surface) réside dans la dépendance que l’homme a vis-à-vis de la ressource en eau. Etude du cycle de l’eau ou cycle hydrologique ; Etude du bassin versant ; Acquisition des variables hydroclimatiques ; Exploitation des données. 20 Sciences et Techniques Domaines d’application Météorologie et Climatologie Etude des pluies et du retour à l’atmosphère Géologie, Géographie et Pédologie Analyse du comportement hydrologique du bassin Hydraulique Mesure et étude des écoulements à surface libre et sous pression Statistique Traitement des données, simulations… Calcul numérique Propagation de crue, modélisations et optimisations… Informatique Instrument de travail pour les calculs numériques, le stockage des données… 21 4. Sciences et techniques associées à l’hydrologie CYCLE ET BILAN HYDROLOGIQUES 22 1. L'eau, généralités 2. Définition et composantes du cycle hydrologique 3. La répartition des eaux 4. Le bilan hydrique 1. Introduction 23 •La question de la disponibilité et d'accès à l'eau est sans doute un des problèmes majeurs auquel devra faire face l'humanité durant le siècle avenir. •Aujourd'hui un habitant sur cinq de la planète n'a pas accès à l'eau en suffisance et seulement un sur trois a une eau de qualité. Dans ce contexte, "la mesure quantitative et qualitative des éléments du cycle hydrologique et la mesure des autres caractéristiques de l'environnement qui influent sur l'eau constituent une base essentielle pour une gestion efficace de l'eau". (Déclaration de Dublin, 1992). 24 De ce fait, la compréhension et l'analyse du cycle de l'eau sont la base de toute étude et réflexion au sujet de la gestion des eaux. 2 -L'eau, généralités •L' eau est la source principale et originelle de toute vie. Elle se présente, dans la nature, sous trois états: –Solide : neige et glace. –Liquide : eau chimiquement pure ou chargée en solutés. –Gazeux : à différents degrés de pression et de saturation. Le cycle hydrologique ou cycle de l’eau est donc un concept qui englobe les phénomènes du mouvement et du renouvellement des eaux sur la terre. 3. Définition et composantes du cycle hydrologique La terre fonctionne comme une gigantesque machine à distiller où l’eau s’évapore continuellement puis se condense et retombe sur la surface du globe. 25 Ce processus dynamique est appelé le cycle de l’eau et peut être étudié à différentes échelles de temps et d’espace. Les précipitations = 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,...). L'évaporation/l'évapotranspiration: le passage de la phase liquide à la phase vapeur, il s'agit de l'évaporation physique. Les plans d'eau et la couverture végétale sont les principales sources de vapeur d'eau. L'infiltration et la percolation L’infiltration = mouvement et écoulement d’eau dans le sol et le sous- sol, sous l'action de la gravité et des effets de pression. La percolation = l'infiltration profonde dans le sol, en direction de la nappe phréatique. L'infiltration est nécessaire pour renouveler le stock d'eau du sol, alimenter les eaux souterraines et reconstituer les réserves aquifères. 26 Les écoulements: écoulement en surface (mouvement de l'eau sur la surface du sol, en canaux ou rivières), écoulement subsurface (mouvement de l'eau dans les premiers horizons du sol) écoulement souterrain (mouvement de l'eau dans le sol). 4. La répartition des eaux 27 La déforestation, les pratiques agricoles dominantes, l'urbanisation ont pour effet d'augmenter le ruissellement cela peut avoir pour conséquence de rendre les inondations plus fréquentes. •Une répartition quantitative et qualitative des eaux à l'échelle du globe. •Une répartition spatiale du bilan de l'eau sur les continents et à l'échelle d'une zone géographique. A l'échelle des continents Le pourcentage des précipitations qui ruisselle est plus important dans l'hémisphère Nord (~40%) que dans l'hémisphère sud (Australie : ~30%, Afrique : ~20% et Amérique du sud : ~10%). 28 A l'échelle des hémisphère La superficie des terres émergées de l'hémisphère Nord est deux fois supérieure à celle de l'hémisphère sud. L’eau occupe environ 70% de la surface du globe (planète bleue) avec 97% d’eau saline et 3% d’eaux douces. 5. Le bilan hydrique On peut schématiser le phénomène continu du cycle de l'eau en trois phases : •les précipitations, •le ruissellement de surface et l'écoulement souterrain, •l'évaporation. L'estimation des quantités d'eau passant par chacune des étapes du cycle hydrologique peut se faire à l'aide d'une équation appelée "hydrologique" qui est le bilan des quantités d'eau entrant et sortant d'un système défini dans l'espace et dans le temps. Au niveau de l'espace, il est d'usage de travailler à l'échelle d'un bassin versant. L'équation du bilan hydrique se fonde sur l'équation de continuité et peut s'exprimer comme suit, pour une période et un bassin donnés : 29 P : précipitations (liquide et solide) [mm], S : ressources (accumulation) de la période précédente (eaux souterraines, humidité du sol, neige, glace) [mm], R : ruissellement de surface et écoulements souterrains [mm], E : évaporation (y compris uploads/Ingenierie_Lourd/ hydrologie-l3-mode-de-compatibilite-copie.pdf