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Chapitre III Etude hydrologique CHAPITRE III Etude hydrologique Chapitre III Et

Chapitre III Etude hydrologique CHAPITRE III Etude hydrologique Chapitre III Etude hydrologique 25 Introduction : L’hydrologie est définie comme la science qui étudie le cycle de l’eau dans la nature et l’évolution de celle-ci à la surface de la terre et dans le sol, sous les trois états : gazeux, liquide et solide ; l’une de ses branches principales est consacrée à l’étude des débits des crues. Le dimensionnement, la sécurité et la bonne exploitation des ouvrages hydrauliques sont étroitement liés aux paramètres hydrologiques notamment les apports et les débits de crues. Dans ce chapitre, le but qu’il lui est fixé étant d’utiliser l’hydrologie pour étudier un phénomène dévastateur (les crues) et évaluer son débit en assurant la protection des villes contre les risques des crues des oueds existants. III.1. ELEMENTS DE BASE EN HYDROLOGIE III.1.1. Le bassin versant III.1.1.1. Définition Le bassin versant est un territoire délimité par des frontières naturelles appelées "lignes de partage des eaux" ou "lignes de crêtes". Chaque bassin versant draine un cours d'eau principal souvent accompagné de plusieurs affluents. Ainsi, chaque goutte de pluie qui tombe sur ce territoire va rejoindre la rivière soit par écoulement de surface, soit par circulation souterraine après infiltration dans le sol. Le bassin versant (Fig.III.1) Correspond donc à la surface d'alimentation d'un cours d'eau. Figure III. 1 : Délimitation d’un bassin versant (Wikipédia). III.1.1.2. Caractéristiques physiques et leurs influences sur l'écoulement des eaux Les caractéristiques physiographiques d'un bassin versant influencent fortement sa réponse hydrologique, et notamment le régime des écoulements en période de crue ou d'étiage. Le temps de concentration tcqui, caractérise en partie la vitesse et l'intensité de la réaction du bassin versant à une sollicitation des précipitations, est influencé par diverses caractéristiques morphologiques : en premier lieu, la taille du bassin (sa surface), sa forme, son élévation, sa Chapitre III Etude hydrologique 26 pente et son orientation. à ces facteurs s'ajoutent encore le type de sol, le couvert végétal et les caractéristiques du réseau hydrographique. Ces facteurs, d'ordre purement géométrique ou physique, s'estiment aisément à partir de cartes adéquates ou en recourant à des techniques digitales et à des modèles numériques. Caractéristiques géographiques du bassin versa Les coordonnées UTM (Zone 31) de l’exutoire sont les suivantes : X (m) Y (m) Z (m, NGA) 642025.18 4039707.54 140.00 III.1.1.3 Les caractéristiques géométriques Ce travail a été élaboré sur la carte d'Etat-major Akbou-Ouest et Sidi Aich-Ouest à l'échelle 1/25.000ème. ❖ Surface du bassin versant: Le bassin versant étant l'aire de réception des précipitations et d'alimentation des cours d'eau, La surface S d'un bassin s'exprime généralement en km². S= 15.7 km² ❖ Périmètre du bassin versant: Le périmètre correspond à la limite extérieure du bassin. Chaque bassin réagît d’une façon propre aux précipitations qu’il reçoit. Ces caractéristiques hydrologiques sont fonctions d’une part du climat qu’il subit et d’autre part de son pope milieu physique. P= 22.7 km ❖ Longueur du talweg principal: C'est le talweg le plus long ❖ Indice de compacité (GRAVELIUS) : Cet indice caractérise la forme du bassin versant (allongé ou ramassé). P: périmètre du bassin versant. S: surface du bassin versant. …………… (III-1) ❖ Coefficient d’allongement : Ce coefficient est obtenu par la relation : Ca = L2 / S ................ (III-2) L : la longueur du talweg principal S : la superficie du bassin versant. S P KC 28 . 0 = Chapitre III Etude hydrologique 27 Tableau III. 1 : caractéristiques du bassin versant S (km2) P (km) Lcp(km) KC Ca Type de bassin BVMechaab 15.70 22.70 11.30 1.60 8.13 Allongé Figure III. 2 : Délimitation du bassin versant Mechaab ❖ Rectangle équivalent: C'est la transformation du bassin versant en un rectangle de longueur L et de largeur l en gardant la même surface, ceci permet la comparaison entre les bassins versant du point de vue influence de la forme sur l'écoulement. Ainsi que ces deux paramètres rentrent dans des formules par la suite. La longueur est donnée par la formule         +         − = 1 128 . 1 1 128 . 1 2 c C K S K L …………… (III-3) La largeur est donnée par la formule: L P l − = 2 ………… (III-4) S (km2) P (km) Lcp(km) KC Ca Rectangle équivalent Chapitre III Etude hydrologique 28 L (km) l (km) BV MECHAAB 15.70 22.70 11.30 1.60 8.13 9.74 1.61 ❖ Hypsométrie du bassin versant: A partir du tableau, le pourcentage des aires partielles est déterminé et la courbe hypsométrique est tracée sur laquelle l’altitude médiane est lue. Figure III. 3 : Carte hypsométrique d’Oued Mechaab Tableau III. 2 : Coordonnées de la courbe hypsométrique BASSIN MECHAAB BASSIN VERSANT MECHAAB Altitude (Hi) Altitude moyen Surfaces partielles (S) Surfaces partielles (S) Surfaces cumulées Surfaces cumulées (m) (m) (km²) (%) (km²) (%) 1529-1500 1514.50 0.80 5.10 0.80 5.10 1500-1400 1450 1.46 9.30 2.26 14.39 1400-1300 1350 0.58 3.69 2.84 18.09 1300-1200 1250 0.65 4.14 3.49 22.23 1200-1100 1150 0.88 5.61 4.37 27.83 1100-1000 1050 1.57 10.00 5.94 37.83 1000-900 950 1.35 8.60 7.29 46.43 Chapitre III Etude hydrologique 29 170 270 370 470 570 670 770 870 970 1070 1170 1270 1370 1470 1570 1670 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 Altitude (m) Surface(%) 140 240 340 440 540 640 740 840 940 1040 1140 1240 1340 1440 1540 1640 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 Altitude (m) Distance (m) 900-800 850 0.76 4.84 8.05 51.27 800-700 750 0.72 4.59 8.77 55.86 700-600 650 0.89 5.67 9.66 61.53 600-500 550 1.08 6.88 10.74 68.41 500-400 450 1.04 6.62 11.78 75.03 400-300 350 1.09 6.94 12.87 81.97 300-200 250 1.55 9.87 14.42 91.85 200-140 170 1.28 8.15 15.70 100.00 Figure III. 4 : Courbe hypsométrique du BV-MECHAAB Chapitre III Etude hydrologique 30 Figure III. 5 : Profil en long du cours d’eau principal-Mechaab ❖ Altitude médiane : L'altitude médiane est Hmed est lue sur la courbe hypsométrique ❖ Altitude moyenne : ………… (III-5) Si : surface partielle entre deux courbes de niveaux (Km2) Hi : altitude moyenne entre deux courbes de niveaux successives (m) S : Superficie du bassin versant (Km2) L'altitude maximale et minimale: Lues sur la carte topographique. Hmed (m) Hmoy(m) Hmax (m NGA) Hmin (m NGA) BVMechaab 880.00 807.66 1529 140 Figure III. 6 : Les altitudes de notre bassin versant. ❖ Indice de pente globale: Cet indice est déterminé par la formule suivante: S H S H i i moy  = Chapitre III Etude hydrologique 31 L D I g = ………… (III-6) Avec:D =H5%-H95% L: la longueur du rectangle équivalent. H5%= (m) H95%= (m) D (m) Ig m/Km BVMechaab 1514 220 1294 132.85 Indice de pente moyenne Ipm : L’indice de pente moyenne est le rapport entre la dénivelée et la longueur de rectangle équivalent. L H H L Ipm m in m ax − =  = ……… (III-7) Hmax (m) Hmin (m) L (m) Ipm (%) BVMechaab 1529 140 9740 14, 26 ❖ Indice de pente ROCHE Ip : Ip est la moyenne de la racine carrée des pentes mesurées sur le rectangle équivalent, et pondérées par les surfaces comprises entre 2 courbes de niveau Hi est Hi-1. Il est donné par la formule suivante : …………… (III-8) L : longueur de rectangle équivalent (m) Si : surface partielle (%) comprise entre 2 courbes de niveau consécutives Hi et Hi+1 ❖ Dénivelée spécifique : Elle sert à comparer les indices de pentes du bassin de superficie différentes, d’après la deuxième classification de l’O.R.S.T.O.M appliquée à tout le bassin quel que soit sa surface. Elle est donnée par la formule : S Ig Ds = ………… (III-9) Classification O.R.S.T.O.M (type de relief) Relief Ds (m) 1 Trèsfaible <10 L (m) Ip (%) BVMechaab 9740 3.71  − − = n i i i p H H Si L I ) .( 1 1 Chapitre III Etude hydrologique 32 2 Faible 25 3 Assezfaible 50 4 Modéré 100 5 Assezmodéré 250 6 Fort 500 7 Très fort >500 S (km2) Ig m/Km Ds(m) Relief BVMechaab 15.70 132.85 526.40 Très fort ❖ Pente moyenne du bassin versant : S L L L L H I n moy ) 5 . 0 ..... 5 . 0 ( 3 2 1 + + + +  = ………… (III-10) : Dénivelée entre deux courbes de niveaux successives L1L2….Ln: les longueurs des courbes de niveaux (Km). S: superficie du bassin versant (Km2). S (km2) Imoy(%) BVMechaab 15.70 25.40 III.1.1.4 Caractéristiques hydrographiques ❖ Le réseau hydrographique : La restitution du réseau hydrographique est faite sur les cartes d'état-major (Akbou-Ouest et Sidi Aich-Ouest) pour la détermination de l’altitude moyenne. Pour procéder au calcul de la densité de drainage, il faut classer les cours d’eau, il existe plusieurs classifications dont la plus courante est la classification de SCHUM. Dans cette classification de SCHUM est considéré « uploads/Litterature/ chapitre-iii-1-converti.pdf