Génèse d'une crue

Bassin versant

Un bassin versant est un espace drainé par un cours d'eau et ses affluents sur un ensemble de versants. Toutes les eaux dans cet espace s'écoulent et convergent vers un même point de sortie appelé exutoire.

Le bassin versant est limité par une ligne de partage des eaux qui correspond souvent aux lignes de crête mais pas toujours. (Wikipédia)

Exemple de bassin versant (Touyre 09)

Phénomènes physiques pour la production

  • Pluie (P)

  • Ruissellement (R)

  • Infiltration /Percolation (I)

  • Écoulement de subsurface (hypodermique) (Ih)

  • Evapotranspiration (ETP)

  • Remontée capillaire (RC)

  • Interception (In)

  • Stockage (S)

\[R+Ih =P+RC-ETP-I-In-S\]

La production représente le volume susceptible d'être mobilisé par la crue (pluie nette). On l'obtient en faisant le bilan entre les phénomènes amenant de l'eau sur le bassin versant et ceux en enlevant.

On raisonne à l’échelle de temps de l’événement pluvieux. En effet sur des temps longs (années) le bilan est équilibré. Pour cette échelle de temps, vous pouvez vous reporter à la partie sur la ressource en eau.

Phénomènes physiques pour le transfert

Le phénomène de transfert de la pluie nette en débit à l'exutoire est conservatif en masse. Il peut prendre en compte des effets transitoires de différentes façons (modèle conceptuel, linéaire, onde, Saint Venant). Il est toujours paramétré et calé pour reproduire la dynamique spécifique à un bassin versant.

Le transfert peut se faire sur les versants et/ou dans le réseau de drainage. Le phénomène moteur est la gravité alors que le frottement sur sols équilibre le mouvement. La modélisation à base physique de ce phénomène fait souvent intervenir la loi de Manning-Strickler (surface libre). Cela permet de prendre en compte la rugosité en fonction du type de sol et l'effet de la pente.

La présence d'ouvrages sur le bassin versant peut ralentir la propagation de la crue. Cette propagation est accéléré sur des sols peu rugueux (versant ou réseau de drainage).

Réponse hydrologique

La relation entre pluie et débit sur un bassin versant peut être représentée par le tracé en fonction du temps des pluies par unité de temps (hyétogramme) et par l'évolution du débit à l'éxutoire (hydrogramme).

Le débit est l'addition de la contribution du ruissellement de surface et de l'écoulement de subsurface (plus lent).

Un temps caractéristique du bassin versant est le temps de concentration qui représente le temps que met un goutte d'eau pour aller du point le plus éloigné à l'exutoire. Une durée de pluie égale au temps de concentration conduit au débit maximum pour une période de retour de pluie donnée.

Schéma d'un évènement pluvieux : hyétogramme et hydrogramme