Bassin Versant
LE BASSIN VERSANT
En tout point d'un cours d'eau, nous serons amenés à définir son bassin versant et à caractériser son comportement hydrologique.
NOTION DE "BASSIN VERSANT"
Le bassin versant en une section d'un cours d'eau est défini comme la surface drainée par ce cours d'eau et ses affluents en amont de la section. Tout écoulement prenant naissance à l'intérieur de cette surface doit donc traverser la section considérée, appelée exutoire, pour poursuivre son trajet vers l'aval.
Selon la nature des terrains, nous serons amenés à considérer deux définitions.
Bassin versant topographique
Si le sous-sol est imperméable, le cheminement de l'eau ne sera déterminé que par la topographie. Le bassin versant sera alors limité par des lignes de crêtes et des lignes de plus grande pente comme le montre la figure ci-jointe.
Bassin versant hydrogéologique
Dans le cas d'une région au sous-sol perméable, il se peut qu'une partie des eaux tombées à l'intérieur du bassin topographique s'infiltre puis sorte souterrainement du bassin (ou qu'à l'inverse des eaux entrent souterrainement dans le bassin). Dans ce cas, nous serons amenés à ajouter aux considérations topographiques des considérations d'ordre géologique pour déterminer les limites du bassin versant.
Cette distinction entre bassin topographique et hydrogéologique se justifie surtout pour les petits bassins. En effet, lorsque la taille du bassin augmente, les apports et les pertes souterraines ont plus de chance de se compenser. De plus, on peut admettre que le débit des cours d'eau est proportionnel à la surface du bassin, les échanges souterrains se font, eux, aux frontières et varient donc sensiblement comme le périmètre. Lorsque la taille du bassin augmente, la surface croît plus vite que le périmètre et la valeur relative des échanges souterrains par rapport au débit de surface tend à devenir négligeable.
CARACTERISTIQUES MORPHOMETRIQUES
L'utilisation de caractéristiques morpho métriques a pour but de condenser en un certain nombre de paramètres chiffrés, la fonction h = f (x,y) à l'intérieur du bassin versant (h altitude, x et y coordonnées d'un point du bassin versant). Nous utiliserons trois types différents de paramètres morpho métriques.
Le temps de concentration tc: il est composé de trois termes différents :
- Th : temps d’humectation= temps nécessaire l’imbibition du sol par l’eau qui tombe avant ruissellement
- Tr : temps de ruissellement ou d’écoulement =temps qui correspond à la durée d’écoulement de l’eau à la surface jusqu’à un système de collecte (cours d’eau naturel, collecteur)
- Ta ; temps d’acheminement= temps mis par l’eau pour se déplacer dans le système de collecte jusqu’à l’exutoire.
En pratique, c’est une grandeur difficile à évaluer. Il existe plusieurs formules d’usages courant, certaines relativement vieille comme la formule de Kirpich qui date de 1940 et a été élaborée à la suite des crues qui ont frappé le nord-est des Etats-Unis en 1936 ; les données ayant servi à l’élaboration de ces formules sont souvent indisponsables et il convient d’être particulièrement prudent dans l’utilisation de ces formules.
Formule de Kirpich
Tc : temps de concentration en mn ;
L : longueur du chemin hydraulique en m ;
i : pente moyenne du cours d’eau en%
Caractéristiques de la disposition dans le plan (paramètres géométriques)
Surface du B.V
La surface du bassin versant est la première et la plus importante des caractéristiques . Elle s'obtient par planimétrage sur une carte topographique après que l'on y ait tracé les limites topographiques et éventuellement hydrogéologiques. La surface A d'un bassin s'exprime généralement en km carrée.
Le périmètre du B.V
Le périmètre est curvimétré sur carte cartographique mais, selon l'échelle de la carte, les détails sont plus ou moins nombreux et il en résulte des différences de mesures.
indice de pente globale Ig
L'indice de Roche étant cependant trop long à évaluer pour des études rapides, on a proposé
un indice encore plus simple : la pente globale.
Ig=D/L
D étant la dénivelée ; D= h5 % - h95 %, définie sur la courbe hypsométrique ou même directement à l’œil sur la carte topographique ; L étant la longueur du rectangle équivalent. Cet indice, très facile à calculer, est des plus utilisés. Il sert de base à une des classifications O.R.S.T.O.M. pour des bassins versants dont la surface est des l'ordre de 25 km:
