Caractéristiques des bassins versants

Paramètres d'étude

Le bassin versant se définit comme l'aire de collecte considérée à partir d'un exutoire, limitée par le contour à l'intérieur duquel se rassemblent les eaux précipitées qui s'écoulent en surface et en souterrain vers cette sortie.

Cette surface de collecte des eaux est constituées de différents matériaux :

sol végétal,

sol revêtu..., favorisant plus ou moins l'écoulement des eaux.

Suivant la taille, la forme, la pente moyenne de cette surface les eaux s'écouleront plus ou moins rapidement.

En conséquence, il existe différents paramètres pour décrire un bassin versant :

Les paramètres descriptifs du bassin versant :

  • sa surface,

  • son coefficient de ruissellement,

  • la longueur du cheminement hydraulique,

  • sa pente moyenne et sa pente moyenne pondérée,

  • son temps de concentration.

La surface du bassin versant

Il s'agit de la surface en plan du bassin versant. Elle est généralement déterminer soit à l'aide d'outils informatiques, soit de manière approchées suivant un principe de quadrillage.

Les coefficients de ruissellement

Caractérisation

Le coefficient de ruissellement (Cr) est le rapport entre la hauteur d'eau ruisselée à la sortie d'une surface considérée (dite “pluie nette”) et la hauteur d'eau précipitée (dite “pluie brute”).

Ce coefficient est relativement complexe à définir. En effet, ce coefficient dépend de la nature du sol(sableux, argileux, limoneux, ...), de sa couverture (prairie, forêt, culture, ...), de sa pente, de l'intensité de la pluie et de son état de saturation lié aux antécédents pluviométriques ...

Ce schéma met en évidence quatre modalités de pertes au ruissellment :

  • l'évaporation ;

  • la rétention d'eau ;

  • l'interception par la végétation ;

  • l'infiltration.

En première approximation on pourra se référer aux tableaux suivants.

Pour un calcul plus "précis" on pourra se référer à l'étude suivante.

Calcul du coefficient de ruissellement d'un bassin composé de surfaces différentes :

Où Ci est le coefficient de ruissellement de la surface Ai

et A la surface totale du bassin

La longueur de cheminement hydraulique

La longueur L d'un bassin versant correspond au plus long cheminement possible d'une goutte d'eau entre le s crête s du bassin et l'exutoire où l'on se trouve.

Plus précisément, il s'agit du plus long parcours en temps d'écoulement et non du plus long parcours métrique entre l'exutoire et les limites du bassin versant.

Cette longueur peut être estimée à partir de la formule suivante :

où A est exprimé en ha

Pente moyenne et pente pondérée

Cette pente est mesurée sur le cheminement hydraulique à partir duquel la longueur L du bassin e st établie.

On parle soit de pente globale soit de pente moyenne pondérée.

La pente globale :

Pglobale = (Zamont-Zaval)/L

Zamont est la cote du point le plus élevé

Zaval est la cote du point le plus bas

La pente moyenne pondérée :

Pmoyenne pondérée=[Σ Lj/Σ (Lj/√pj)]²

expression dans laquelle Lj est un tronçon de la longueur globale, et de pente pj

Temps de concentration

C'est précisément le temps que met une goutte d'eau à parcourir la longueur du bassin versant. Dans la théorie hydrologique, il faut qu'un épisode pluvieux dure au moins le temps de concentration pour que l'ensemble de la surface du bassin versant soit sollicité ce qui produit alors le débit maximum possible à l'exutoire. Si l'épisode pluvieux dure moins que le temps de concentration, une partie seulement de la surface du bassin versant contribuera au débit à l'exutoire et si l'épisode pluvieux dure plus longtemps que le temps de concentration, l'en semble de la surface du bassin versant réagira mai s alors le débit à l'exutoire présentera un palier.

Il existe un grand nombre de formules permettant de calculer ce temps :

Dans de nombreuses études, les projeteurs prennent une valeur moyenne de ces diverses formules ou d'autres. Il semblerait plus judicieux d'appliquer une formule dont on connaît les limites de validité.