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TD- Hydrologie Exercice 1 : Une étude hydrologique a été menée sur un petit bas

TD- Hydrologie Exercice 1 : Une étude hydrologique a été menée sur un petit bassin versant de 500 ha. Le débit moyen annuel a été estimé à 35 l/s à l’exutoire. Une commune envisage de construire une retenue de 1000 m2 à l’exutoire de ce bassin versant (qui recueillerait la totalité des eaux du bassin). La région concernée se situe au niveau de l’isohyète 600 mm, et les mesures à partir d’un bac type Colorado donne une évaporation moyenne annuelle de 260 mm. Admettant qu’il n’y pas de perte par infiltration, ni d’autres affluents, estimer le volume d’eau moyen annuel Exercice 2 : Dans chacun des réservoirs d’eau terrestres, l'eau se renouvelle au fil des ans. La vitesse de renouvellement des eaux dans les réservoirs est estimée en calculant le temps de séjour moyen ou temps de résidence. Celui-ci est obtenu en divisant la taille du réservoir par le flux d'entrée (somme de tous les flux entrants) ou de sortie (somme de tous les flux sortants). 1) Calculer le temps de résidence des eaux du lac Léman figure 1, avec : - Surface : 582.4 km2 - Volume : 89 109 m3 - Précipitations annuelles moyennes : 1200 mm - Débits moyens des affluents principaux (voir tableau 1). Figure 1: Carte du lac Leman Cours d’eau Débit Rhône (entrée Léman) 187 m 3/s Dranse 20 m 3/s Venoge 4 m 3/s Aubonne 6 m 3/s Rhône (sortie au pont de la Machine à Genève) 250 m3/s Exercice 3: Utilisation des courbes isochrones pour calculer un débit A partir des éléments donnés ci-dessous, on vous demande de déterminer l'hydrogramme de crue en appliquant la méthode des isochrones. Données : Bassin versant : • surface totale = 1000 ha • coefficient de ruissellement: 0.3 • nombre de secteur délimités par des isochrones = 5 • durée entre 2 isochrones successives 1 h • Surface des secteurs de l'aval vers l'amont : 50 ha, 200 ha, 300 ha, 300 ha, 150 ha Précipitations (valeur moyenne sur le bassin versant): • Hyétogramme de pluie (mm/h) : 2, 5, 6, 7, 4, 1, 2, 5, 9, 1 Pour procéder aux calculs, on vous demande de représenter schématiquement le bassin versant ainsi que les isochrones et le hyétogramme de pluie brute puis d'expliciter le calcul analytique pour le cas proposé. Pour la représentation graphique des résultats, on vous demande encore de distinguer les contributions des différents secteurs du bassin et de commenter les résultats. Pistes de résolution : • Calculer successivement l'hydrogramme généré par chaque surface comprise entre deux courbes isochrones. Le coefficient de conversion d'unité a, pour passer de [mm/h].[ha] en [m3/s], est égal à 0.0028. Exercice 4: Caractérisation du relief d'un bassin Soit le tableau suivant donnant la répartition de la surface d’un bassin versant en fonction du relief. Tracer la courbe hypsométrique de ce bassin et déterminer les altitudes caractéristiques. Elévation courbe de niveau (m) Superficie entre les courbes (m²) Elévation courbe de niveau (m) Superficie entre les courbes (m²) Elévation courbe de niveau (m) Superficie entre les courbes (m²) 170 - 300 500 700 - 800 2970 1100 - 1200 640 300 - 400 1700 800 - 900 2270 1200 - 1300 610 400 - 500 1900 900 - 1000 2180 1300 - 1400 410 500 - 600 2400 1000 - 1100 1500 - 1800 620 600 - 700 3000 Exercice 5 Soit le bassin versant suivant, équipé de cinq (6) pluviomètres (voir figure1). 1) Déterminer la pluie moyenne sur ce bassin versant par la méthode arithmétique 2) Tracer les polygones de Thiessen pour ce bassin 3) Déterminer la pluie moyenne de ce bassin par la méthode des polygones de Thiessen si l’aire totale du bassin est de 40.81 cm2 et l’éhelle est de 1/10000e. Exercice 6 : Soit le bassin versant ci-dessous, en se fondant sur le tableau, Calculer la pluie moyenne sur ce bassin. Hauteur de pluie en mm Surface en cm2 Hauteur de pluie en mm Surface en cm2 ˃1500 0 ˃1000 33.0 ˃1400 0.4 ˃950 55.8 ˃1300 2.4 ˃900 68.6 ˃1200 6.2 ˃850 80.9 ˃11000 14.6 ˃800 93.9 ˃750 107.9 Exercice 7 : Soit un réseau de pluviomètres à augets basculeurs dont les enregistrements sont donnés dans les fiches (dossier pluvio). Le pas de temps de ces pluviomètres est de 5 mn et la capacité d’un auget est de 0.2 mm. 1) Tracer les courbes des hauteurs de pluies cumulées pour chaque pluviomètre. 2) Déterminer le nombre d’événements pluviométriques enregistrés pour chaque pluviomètre 3) Tracer les Hyétogramme des pluviomètres pour l’événement le plus important qui a couvert tout le réseau. 4) Tracer le Hyétogramme moyen pour cet événement 5) Tracer la structure de cet événement pluvieux pour la station de votre choix. 6) Tracer les courbes isohyètes de cet événement avec le logiciel Surfer en indiquant la méthode d’interpolation utilisée. Exercice 8 : Construction de courbes IDF. Les précipitations tombées à Sousse (Tunisie) ont été enregistrées sur une période de 10 ans environ. Le dépouillement de ces observations a été effectué de manière à déterminer les courbes "intensité - durée - fréquence" (IDF): cela signifie que pour chaque averse, on a mesuré l'apport pluviométrique maximum pour différentes durées de référence (t=6, 15, 30, 45, 60 minutes). Cette analyse est résumée dans le tableau donnant les dix valeurs d'intensité maximales observées. On vous demande de : 1) dresser un tableau donnant les intensités (mm/h) en fonction de la durée de référence t et de la période de retour T. On adoptera les périodes de retour suivantes : 1, 2, 5 et 10 ans. 2) représenter graphiquement ces résultats par des courbes i=f(t) pour les différentes périodes de retour. 3) calculer les paramètres des courbes i=f(t) pour T= 2 et 5 ans, selon l'expression analytique donnée par Montana. Dix plus grandes intensités pour chaque durée : 6' 152 120 120 108 96 95 92 90 80 78 15' 130 120 93 80 60 58 57 54 48 47 30' 103 78 74 57 52 43 39 38 34 32 45' 81 68 47 37 36 28 26 26 25 23 60' 71 56 42 32 27 24 23 21 19 18 Pistes de résolution pour l’exercice 2 : Attribuez des temps de retour aux données en réfléchissant sur le nombre de dépassements d'une intensité donnée par rapport aux 10 ans d'observation. • Utiliser l'expression simplifiée de Montana : i(t)=a/tb avec a et b des paramètres d'ajustement qui sont fonction du temps de retour T et de la région étudiée. • Pour un temps de retour donné, l'estimation des paramètres a et b est facilitée en linéarisant la formule de Montana en prenant le logarithme de par et d'autre de l'équation on obtient: ln(i(t))=ln(a)-bln(t) uploads/Litterature/ m1oac 1 .pdf