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Année scolaire 2019-2020 MATIERE: HYDROLOGIE Enseignant: M. Djanhan Patrice KOU

Année scolaire 2019-2020 MATIERE: HYDROLOGIE Enseignant: M. Djanhan Patrice KOUASSI Email: dpat_kouassi@yahoo.fr 1 PLAN DU COURS ******** CHAPITRE I: INTRODUCTION; CHAPITRE II: HYDROLOGIE DES BASSINS VERSANTS; CHAPITRE III: LES PRECIPITATIONS; CHAPITRE IV: EVAPORATION- EVAPOTRANSPIRATION – DEFICIT D’ECOULEMENT; CHAPITRE V: ETUDES STATISTIQUES 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 7 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. 8 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. 9 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; 10 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. 11 12 Enjeux de l’hydrologie de surface quantitative Prévision des crues Prévision des étiages Gestion d’ouvrages Dimensionnement d’ouvrages Impact de l’anthropisation 13 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 14 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. 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. 15 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 l’ensemble de tous les processus de transformation de l’eau sur la terre dont les phases principales sont: 16 I2. Cycle de l’eau I2.2 Description du processus Ce processus se déroule comme suit: 1. Evaporation: Elle se fait principalement au niveau des océans qui couvrent 70% de la surface terrestre et contiennent 97 % des eaux disponibles. L’évaporation annuelle moyenne à partir des océans est estimée à 1400 mm. Cependant, approximativement 90% de ce volume retombe directement sous forme de précipitations sur les océans. Mais l’évaporation se fait aussi directement à partir de l’atmosphère en temps de pluie, au niveau des plans d’eau, du sol humide et à travers la végétation (480 mm/an). Dans ce dernier cas, on l’appelle transpiration. On groupe sous le nom d’évapotranspiration l’ensemble des processus d’évaporation et de transpiration. L’évaporation directe à partir d’un manteau nival, sans passer par l’état liquide; est appelée sublimation. 17 I2. Cycle de l’eau I2.2 Description du processus 2. Transport par les vents et les courants: Les nuages formés par évaporation peuvent être transportés par les vents et les courants. Ces mouvements d’air sont générés par le gradient de pression qui existe entre centres de haute et de basse pressions. L’existence de ces centres est directement relié au gradient de température entre des endroits exposés différemment au soleil. 3. Précipitations: Sous certaines conditions atmosphériques, les nuages formés par évaporation se condensent et tombe sous l’effet de la gravité, donnant lieu à des précipitations. Celles-ci peuvent être solides ou liquides selon que la température ambiante est respectivement en dessous ou au-dessus de zéro degré. Les précipitations sur les terres (800 mm/an) proviennent à 40% de l’évaporation à partir des océans et 60% à partir de l’évaporation au niveau des plans d’eau, de l’atmosphère et du sol; 18 I2. Cycle de l’eau I2.2 Description du processus 4. Infiltration: Quand les précipitations sont liquides, une partie remplit les dépressions et s’infiltre dans le sol. Ces infiltrations rechargent le sol en humidité et alimentent les nappes souterraines. 5. Ecoulement souterrain: Les nappes souterraines alimentent horizontalement les cours d’eau et les lacs durant les jours et les mois qui suivent les infiltrations verticales dans le sol. Cependant, selon la position relative du niveau de la nappe souterraine et du cours d’eau avoisinant, il peut y avoir écoulement dans un sens ou dans l’autre; 19 I2. Cycle de l’eau I2.2 Description du processus 6. Ruissellement de surface: L’excédent des précipitations qui ne s’est pas infiltré ou évaporé ou n’a pas été intercepté par la végétation va s’écouler selon la pente du terrain. C’est le ruissellement de surface qui alimente les rivières et les fleuves se déchargeant dans les mers et océans. On estime qu’annuellement seulement 320 mm des 800 mmm tombant sur les terres retournent aux océans sous forme de ruissellement de surface. La balance (480 mm/an) constitue le déficit d’écoulement. 20 21 I2. Cycle de l’eau I2.3 Bilan hydrique Établir le bilan en eau d’une région uploads/Sante/ chap-i-introduction.pdf