لخّصلي

Chapitre 2: Le bassin Versant et ses proprietes I- Definitions Le bassin versant ou bassin hydrologique (Fig.1) est un territoire geographique bien defini : il correspond a l'ensemble de la surface recevant les eaux qui circulent naturellement vers un meme cours d'eau ou vers une meme nappe d'eau souterraine, en un point unique dans l'espace, une embouchure ou un exutoire.a est un coefficient d'ajustement Les regions a haute densite de drainage et a haute densite hydrographique ont une roche mere impermeable, un couvert vegetal restreint et un relief montagneux L'opposee concerne les zones a substratum tres permeable, a couvert vegetal important et a relief peu accentue.D- La forme

• L'indice de Gravelius (KG) La forme du bassin versant a une grande influence sur l'ecoulement global et surtout sur l'allure de l'hydrogramme resultant d'une pluie donnee, cette caracteristique est donnee par l'indice de Gravelius qui a propose en 1914 le coefficient de compacite ("compactness coefficient") defini comme le rapport du perimetre du bassin a celui d'un cercle de meme surface : Cours Hydrologie Generale GG1 ENIS 17 Rim TRABELSI GDOURA Avec : KG est l'indice de compacite de Gravelius, A : surface du bassin versant [km2 ], P : perimetre du bassin [km]. Le coefficient KG de Gravelius est superieur a 1 lorsque la forme du bassin est allongee, et proche de 1 pour un bassin versant de forme circulaire. 1.5 < KG < 1.8 : Bassin de forme allongee. 1.0 < KG < 1.15 : Bassin de forme ramassee Fig.9 : Formes d'un bassin versant
• Indice de forme de Horton KH Il exprime le rapport de la largeur moyenne du bassin versant a la longueur du cours d'eau principal (Horton, 1932). KH = A/L2 KH : Indice de Horton sans dimension. A : Surface du bassin versant (Km2 ). L : Longueur du cours d'eau principal (Km). KH < 1 : Bassin de forme allongee KH > 1 : Bassin de forme ramassee. 2- Le relief A- Courbe hypsometrique L'influence du relief est encore plus evidente sur les vitesses de ruissellement : Une pente fortecause une faible duree de concentration des eaux et une grande vitesse d'ecoulement. Cours Hydrologie Generale GG1 ENIS 18 Rim TRABELSI GDOURA En outre, la plupart des facteurs meteorologiques et hydrologiques sont fonction de l'altitude. La courbe hypsometrique traduit la repartition des altitudes a l'interieur du bassin versant et permet, en outre, de determiner les altitudes caracteristiques. L'altitude est decrite par la courbe hypsometrique (Fig.10) qui represente la surface en km2 (ou le pourcentage de la surface) en fonction des altitudes superieures a une cote Z donnee. Fig.10 : Courbe hypsometrique (Laborde, 2000) Cette courbe est etablie en planimetrant pour differentes altitudes les surfaces situees au dessus de la courbe de niveau correspondante. Une autre methode consiste a echantillonner les altitudes selon un maillage carre, l'altitude au centre d'une maille etant consideree egale a l'altitude moyenne de la maille. L'aspect general de la courbe varie selon l'etat d'erosion du bassin versant (Fig.11) :
• Les bassins plus jeunes, la superficie est faible par rapport au changement d'altitude initiale, ce qui est caracteristique des bassins abrupts ;
• Les vieux bassins presentent l'inverse ; c'est-a-dire, une plaine douce pres d'un cours d'eau ou l'altitude varie tres peu malgre une superficie importante;
• Le troisieme cas, se rapproche donc de l'etat dit << mature >>, du moins selon cette classification du degre d'erosion associe a l'age du bassin. Cours Hydrologie Generale GG1 ENIS 19 Rim TRABELSI GDOURA Fig.11 : Courbe hypsometrique et profil d'un cours d'eau B- Les altitudes caracteristiques a. Les altitudes maximale et minimale Elles sont obtenues directement a partir de cartes topographiques. L'altitude maximale represente le point le plus eleve du bassin tandis que l'altitude minimale considere le point le plus bas, generalement a l'exutoire. Ces deux donnees deviennent surtout importantes lors du developpement de certaines relations faisant intervenir des variables climatologiques telles que la temperature, la precipitation et le couvert neigeux. Elles determinent l'amplitude altimetrique du bassin versant et interviennent aussi dans le calcul de la pente. b. Altitude la plus frequente : c'est le maximum de la courbe des frequences altimetriques ou aussi c'est l'altitude de la plus grande surface elementaire comprise entre deux courbes de niveau successives. c. L'altitude moyenne L'altitude moyenne se deduit directement de la courbe hypsometrique ou de la lecture d'une carte topographique. On peut la definir comme suit : Avec : Hmoy : altitude moyenne du bassin [m] ; Ai : aire comprise entre deux courbes de niveau [km2 ] ; hi : altitude moyenne entre deux courbes de niveau [m] ; A : superficie totale du bassin versant [km2 ]. Cours Hydrologie Generale GG1 ENIS 20 Rim TRABELSI GDOURA L'altitude moyenne est peu representative de la realite. Toutefois, elle est parfois utilisee dans l'evaluation de certains parametres hydrometeorologiques ou dans la mise en oeuvre de modeles hydrologiques. d. L'altitude mediane L'altitude mediane correspond a l'altitude lue au point d'abscisse 50% de la surface totale du bassin, sur la courbe hypsometrique. Cette grandeur se rapproche de l'altitude moyenne dans le cas ou la courbe hypsometrique du bassin concerne presente une pente reguliere. e- la "denivelee D" Bien souvent, on definit la "denivelee D >> comme etant la difference de cote entre H5 % et H 95 % 5fig.12) : D = H5% - H95% Fig.12 : Courbe hypsometrique et la denivelee D C. Les indices de pente L'objet de ces indices est de caracteriser les pentes d'un bassin et de permettre des comparaisons et des classifications a- Indice de pente globale Ig C'est une caracteristique importante qui renseigne sur la topographie du bassin, la vitesse des ruissellements et les temps de concentration.Parmi toutes ces classifications, nous adopterons celle de Strahler :
• tout cours d'eau n'ayant pas d'affluent est dit d'ordre 1 ,
• au confluent de deux cours d'eau de meme ordre n, le cours d'eau resultant est d'ordre n + 1 ,
• un cours d'eau recevant un affluent d'ordre inferieur garde son ordre, ce qui se resume par : Un reseau hydrographique nait a partir d'une source ; les eaux ensuite se rassemblent en des lits et les ruisseaux joignent leurs eaux.Fig.6 : Planimetre 263 bassins fluviaux couvrent 45.3 % des terres emergees (231 millions de km2) o Amazone : 7 millions de km2 o Congo : 3,7 millions de km2 o Mississipi et Nil : 3,3 millions de km2 o Danube : 817 000 km2 o Rhin : 224 000 km2 L'influence de la superficie d'un bassin versant se fait sentir surtout dans la nature de la relation entre le debit et le temps (Vitesse d'ecoulement par unite de temps a l'exutoire):

• Un petit bassin versant reagit tres vite a une averse, les eaux se rassemblent rapidement ;
• Un grand bassin versant reagit tres lentement a une averse (effet ressenti tres lent a l'exutoire).Les plus importants sont:
• la geologie agit par la nature lithologique des terrains traverses par l'eau ainsi que par les structures (failles, plis) qui orientent le courant et determinent les pentes regionales, (agit sur la forme) Cours Hydrologie Generale GG1 ENIS 22 Rim TRABELSI GDOURA Fig.13 : Differentes formes de reseau hydrographique
• le climat par le biais du regime des precipitations, determine la densite du reseau hydrographique, dense dans les regions montagneuses tres humides et tend a disparaitre dans les regions desertiques.Fig.2 : Ligne de partage des eaux C'est un espace qui correspond a la superficie drainee par un cours d'eau, sans dimensions fixes, car il recouvre toutes les echelles spatiales connues et utilisees : ruisseaux, rivieres, fleuves creent chacun un bassin versant de plus en plus grand (dans le monde, des bassins versants ont plus d'un million de km2 ). Fig.4 : Limites de bassin versant topographique Cours Hydrologie Generale GG1 ENIS 14 Rim TRABELSI GDOURA Dans le cas d'une region au sous-sol permeable, il se peut qu'une partie des eaux tombees a l'interieur du bassin topographique s'infiltre puis sorte souterrainement du bassin (ou qu'a l'inverse des eaux entrent souterrainement dans le bassin).Il existe differentes echelles de bassins hydrographiques:

• Ruisseau (sous-bassin versant)
• Riviere (bassin versant)
• Fleuve (bassin fluvial) Cours Hydrologie Generale GG1 ENIS 13 Rim TRABELSI GDOURA
• Ocean (bassin oceanique) Un bassin versant alimente un autre bassin versant de plus grande taille, exemple le bassin versant d'un fleuve est compose par l'assemblage des sous-bassins versants de ses affluents (Un bassin versant est compose de plusieurs sous-bassins versants) (Fig.3).Fig.5 Bassin versant Hydrologique et hydrogeologique III- Le fonctionnement d'un bassin versant : 1- L'amont ou l'aval Le bassin versant est constitue d'une riviere principale, qui prend sa source le plus souvent sur les hauteurs en amont, au niveau de ce qu'on appelle la << tete de bassin >>.Cours Hydrologie Generale GG1 ENIS 24 Rim TRABELSI GDOURA Fig.15 : Hierarchisation du reseau hydrographique 4- Densite de drainage : La densite du drainage Dd est exprimee par le rapport de la longueur totale des cours d'eau (somme des Li) permanents et temporaires a la surface du bassin versant (A).bassins areiques : zone sans ecoulements (forte evaporation, peu de precipitations, forte permeabilite) (17 % des terres emergees) 2- Fonctionnement hydrodynamique Sur son chemin, la riviere collecte l'eau provenant de tous les points du bassin versant : l'eau de ses affluents, l'eau de pluie, la fonte des glaciers, l'eau d'origine souterraine...etc.) Chaque bassin versant est unique de par sa taille, sa forme, son orientation, la densite de son reseau hydrographique, le relief, la nature du sol, l'occupation du sol (cultures, haies, forets, plans d'eau...), mais egalement l'urbanisation et les activites humaines.Dd de l'ordre de 3 a 4 pour des regions a developpement tres limite Dd depasse 1000 pour des zones ou l'ecoulement est tres ramifie avec peu d'infiltration 5- Densite hydrographique La densite hydrographique represente le nombre de canaux d'ecoulement par unite de surface

Avec: F : densite hydrographique [km2 ] ; Ni : nombre de cours d'eau ; A : superficie du bassin [km2 ].En aval, dans les zones plus calmes, ou la pente et le courant sont plus faibles, ces particules se deposent, les plus grosses en premier, puis les plus fines : c'est la sedimentation.Fig.3 : Exemple d'un grand bassin versant compose par l'assemblage des sous-bassins versants II- Delimitation d'un bassin versant : Si le sous-sol est impermeable, le cheminement de l'eau ne sera determine que par la topographie.Cours Hydrologie Generale GG1 ENIS 15 Rim TRABELSI GDOURA IV- Caracteristiques morphometriques La determination des caracteristiques morphometriques (physiographiques), est necessaire pour determiner et analyser le comportement hydrologique d'un bassin versant (lame d'eau precipite, debit de la riviere, bilan.Par ailleurs, on devrait Cours Hydrologie Generale GG1 ENIS 16 Rim TRABELSI GDOURA souvent prendre en compte des details de la frontiere qui n'ont aucune influence sur l'ecoulement.Les gouttes de pluie tombant d'un cote ou de l'autre de cette ligne de partage des eaux alimenteront deux bassins versants situes cotes a cotes (Fig.2).Tableau 2 : Type de relief selon l'indice de pente globale b- Denivelee specifique Ds L'indice Ig decroit pour un meme bassin lorsque la surface augmente, il etait donc difficile de comparer des bassins de tailles differentes.(agit sur le trace) 2- Organisation des reseaux hydrographiques Il existe quatre principaux types d'organisation des chenaux fluviatiles (Fig.14): le chenal unique, les chenaux tresses, le chenal sinueux et les chenaux anastomoses (Derruau, 1974).Au fur et a mesure de leur developpement, la plupart des reseaux se hierarchisent (sauf dans les regions desertiques), en ordres de grandeur de plus en plus eleves selon les confluences rencontrees (Fig.15).Avant de proceder au curvimetrage, il faut donc proceder a une schematisation des limites du bassin, soit par des courbes a grand rayon de courbure, soit par un trace polygonal (Fig.7).La surface peut etre mesuree en km2 par l'utilisation d'un planimetre (Fig.6) en superposant la surface a une grille dessinee sur papier transparent, par des methodes numeriques ou par l'intermediaire de formules.Cours Hydrologie Generale GG1 ENIS 23 Rim TRABELSI GDOURA Le climat agit egalement sur la couverture vegetale qui limite le ruissellement superficiel.Dans ce cas, la limite du bassin versant est le lieu geometrique des points les plus eleves qui definissent la ligne de partage des eaux.Dans ce cas, nous serons amenes a ajouter aux considerations topographiques des considerations d'ordre geologique pour determiner les limites du bassin versant.En amont du bassin se produit principalement le phenomene d'erosion : la pente etant plus forte, la force de l'eau emporte des petites particules de terre.Mais, selon l'echelle de la carte, les details sont plus ou moins nombreux et il en resulte des differences de mesures (Fig.7).Cours Hydrologie Generale GG1 ENIS 21 Rim TRABELSI GDOURA Cet indice, tres facile a calculer, est des plus utilises.La denivelee specifique Ds ne presente pas cet inconvenient : elle derive de la pente globale Ig en la corrigeant de l'effet de surface admis etant inversement proportionnel a : ?(A).Cette riviere s'ecoule dans le fond de la vallee pour rejoindre la mer ou se jeter dans un fleuve, en aval, a l'exutoire du bassin versant.Fig.1 : Bassin versant Un bassin versant se delimite par des lignes de partage des eaux entre les differents bassins.C'est le rectangle de longueur L et de largeur l qui a la meme surface ayant meme hypsometrie (A) et le meme perimetre (P) que le bassin versant Fig.8 : Rectangle equivalent P = 2 (L + l) A = L * l P : perimetre du bassin versant (km), L : longueur du rectangle equivalent (km), l : largeur du rectangle equivalent (km), A : surface du bassin versant (km2 ).(agit sur la densite)

• L'activite de l'Homme dans les domaines de l'agriculture et de l'amenagement (barrages) peut egalement modifier le debit et le trace du reseau hydrographique.Fig.7 : Methodes de mesure du perimetre d'un bassin versant C- Rectangle equivalent Parfois, on schematise la forme du bassin et la repartition des altitudes sur le rectangle equivalent.Il sert de base a une des classifications pour des bassins versants dont la surface est des l'ordre de 25 km2 .Tableau 3 : Type de relief selon la denivelee specifique Ds V- Le reseau hydrographique : L'ecoulement de surface concentre s'organise en axes plus ou moins hierarchises alimentes saisonnierement, temporairement ou en permanence.1- Forme du reseau hydrographique: Il y a differentes formes de reseau hydrographique (Fig.13) qui dependent d'un complexe de facteurs qui agissent en interaction.Fig.14 : Organisation des reseaux hydrographiques 3- Hierarchisation du reseau Pour chiffrer la ramification du reseau, chaque cours d'eau recoit un numero fonction de son importance.Ces lignes sont des frontieres naturelles dessinees par le relief : elles correspondent aux lignes de crete (Fig.2).L'eau de la riviere est donc chargee en differentes elements provenant des terrains qu'elle a parcourues.1- Disposition dans le plan A- La surface La surface constitue l'aire de reception des precipitations qui alimentent un cours d'eau par ecoulement.Le reseau hydrographique est faconne par la geologie (lithologie, structurale) et l'occupation su sol.Avec : Dd : densite de drainage [km/km2 ] ; L : longueur de cours d'eau [km] ; A : surface du bassin versant [km2 ].regularise le debit des cours d'eau et amortit les crues.Cette numerotation, appelee ordre du cours d'eau, differe selon les auteurs.La densite de drainage depend de la geologie, des caracteristiques topographiques du bassin et des conditions climatologiques et anthropiques.On parle ainsi d'un bassin versant topographique (Fig.4).bassins exoreiques : exutoire a la mer ou l'ocean (72 % des terres emergees) ?bassins endoreiques : pas d'exutoire maritime (11 % des terres emergees) ?Le terrain est ainsi peu a peu creuse par l'eau.

Chapitre 2: Le bassin Versant et ses propriétés
I- Définitions
Le bassin versant ou bassin hydrologique (Fig.1) est un territoire géographique bien défini : il
correspond à l’ensemble de la surface recevant les eaux qui circulent naturellement vers un même
cours d’eau ou vers une même nappe d’eau souterraine, en un point unique dans l’espace, une
embouchure ou un exutoire.
Fig.1 : Bassin versant
Un bassin versant se délimite par des lignes de partage des eaux entre les différents bassins. Ces lignes
sont des frontières naturelles dessinées par le relief : elles correspondent aux lignes de crête (Fig.2).
Les gouttes de pluie tombant d’un côté ou de l’autre de cette ligne de partage des eaux alimenteront
deux bassins versants situés côtes à côtes (Fig.2).
Fig.2 : Ligne de partage des eaux
C’est un espace qui correspond à la superficie drainée par un cours d’eau, sans dimensions fixes, car il
recouvre toutes les échelles spatiales connues et utilisées : ruisseaux, rivières, fleuves créent chacun
un bassin versant de plus en plus grand (dans le monde, des bassins versants ont plus d’un million de
km2
).
Il existe différentes échelles de bassins hydrographiques:
– Ruisseau (sous-bassin versant)
– Rivière (bassin versant)
– Fleuve (bassin fluvial)
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ENIS 13 Rim TRABELSI GDOURA
– Océan (bassin océanique)
Un bassin versant alimente un autre bassin versant de plus grande taille, exemple le bassin versant
d’un fleuve est composé par l’assemblage des sous-bassins versants de ses affluents (Un bassin versant
est composé de plusieurs sous-bassins versants) (Fig.3).
Fig.3 : Exemple d’un grand bassin versant composé par l’assemblage des sous-bassins versants
II- Délimitation d’un bassin versant :
Si le sous-sol est imperméable, le cheminement de l'eau ne sera déterminé que par la topographie.
Dans ce cas, la limite du bassin versant est le lieu géométrique des points les plus élevés qui définissent
la ligne de partage des eaux. On parle ainsi d’un bassin versant topographique (Fig.4).
Fig.4 : Limites de bassin versant topographique
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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. On parle de bassin hydrogéologique
(Fig.5).
Fig.5 Bassin versant Hydrologique et hydrogéologique
III- Le fonctionnement d’un bassin versant :
1- L’amont ou l’aval
Le bassin versant est constitué d’une rivière principale, qui prend sa source le plus souvent sur les
hauteurs en amont, au niveau de ce qu’on appelle la « tête de bassin ». Cette rivière s’écoule dans le
fond de la vallée pour rejoindre la mer ou se jeter dans un fleuve, en aval, à l’exutoire du bassin versant.
On distingue :
 bassins exoréiques : exutoire à la mer ou l’océan (72 % des terres émergées)
 bassins endoréiques : pas d’exutoire maritime (11 % des terres émergées)
 bassins aréiques : zone sans écoulements (forte évaporation, peu de précipitations, forte
perméabilité) (17 % des terres émergées)
2- Fonctionnement hydrodynamique
Sur son chemin, la rivière collecte l’eau provenant de tous les points du bassin versant : l’eau de ses
affluents, l’eau de pluie, la fonte des glaciers, l’eau d’origine souterraine...
L’eau de la rivière est donc chargée en différentes éléments provenant des terrains qu’elle a
parcourues.
En amont du bassin se produit principalement le phénomène d’érosion : la pente étant plus forte, la
force de l’eau emporte des petites particules de terre. Le terrain est ainsi peu à peu creusé par l’eau.
En aval, dans les zones plus calmes, où la pente et le courant sont plus faibles, ces particules se
déposent, les plus grosses en premier, puis les plus fines : c’est la sédimentation.
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ENIS 15 Rim TRABELSI GDOURA
IV- Caractéristiques morphométriques
La détermination des caractéristiques morphométriques (physiographiques), est nécessaire pour
déterminer et analyser le comportement hydrologique d'un bassin versant (lame d'eau précipité, débit
de la rivière, bilan. etc.)
Chaque bassin versant est unique de par sa taille, sa forme, son orientation, la densité de son réseau
hydrographique, le relief, la nature du sol, l’occupation du sol (cultures, haies, forêts, plans d’eau...),
mais également l’urbanisation et les activités humaines.
1- Disposition dans le plan
A- La surface
La surface constitue l'aire de réception des précipitations qui alimentent un cours d'eau par
écoulement. Le débit du cours d'eau à l'exutoire dépend donc en partie de la surface.
La surface peut être mesurée en km2 par l'utilisation d'un planimètre (Fig.6) en superposant la surface
à une grille dessinée sur papier transparent, par des méthodes numériques ou par l'intermédiaire de
formules.
Fig.6 : Planimètre
263 bassins fluviaux couvrent 45.3 % des terres émergées (231 millions de km²)
• Amazone : 7 millions de km²
• Congo : 3,7 millions de km²
• Mississipi et Nil : 3,3 millions de km²
• Danube : 817 000 km²
• Rhin : 224 000 km²
L’influence de la superficie d’un bassin versant se fait sentir surtout dans la nature de la relation
entre le débit et le temps (Vitesse d’écoulement par unité de temps à
l’exutoire):

• Un petit bassin versant réagit très vite à une averse, les eaux se rassemblent rapidement ;


• Un grand bassin versant réagit très lentement à une averse (effet ressenti très lent à l’exutoire).
  B- Le périmètre
  Le périmètre est la caractéristique de longueur la plus utilisée. Le périmètre peut être mesurée
  directement sur la carte topographique par curvimétrage. Mais, selon l'échelle de la carte, les détails
  sont plus ou moins nombreux et il en résulte des différences de mesures (Fig.7). Par ailleurs, on devrait
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  souvent prendre en compte des détails de la frontière qui n'ont aucune influence sur l'écoulement.
  Avant de procéder au curvimétrage, il faut donc procéder à une schématisation des limites du bassin,
  soit par des courbes à grand rayon de courbure, soit par un tracé polygonal (Fig.7).
  Fig.7 : Méthodes de mesure du périmètre d’un bassin versant
  C- Rectangle équivalent
  Parfois, on schématise la forme du bassin et la répartition des altitudes sur le rectangle équivalent.
  C’est le rectangle de longueur L et de largeur l qui a la même surface ayant même hypsométrie (A) et
  le même périmètre (P) que le bassin versant
  Fig.8 : Rectangle équivalent
  P = 2 (L + l)
  A = L * l
  P : périmètre du bassin versant (km),
  L : longueur du rectangle équivalent (km),
  l : largeur du rectangle équivalent (km),
  A : surface du bassin versant (km2
  ).
  D- La forme

• L’indice de Gravelius (KG)
  La forme du bassin versant a une grande influence sur l’écoulement global et surtout sur l’allure de
  l’hydrogramme résultant d’une pluie donnée, cette caractéristique est donnée par l’indice de Gravelius
  qui a proposé en 1914 le coefficient de compacité ("compactness coefficient") défini comme le rapport
  du périmètre du bassin à celui d’un cercle de même surface :
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  Avec :
  KG est l'indice de compacité de Gravélius,
  A : surface du bassin versant [km2
  ],
  P : périmètre du bassin [km].
  Le coefficient KG de Gravelius est supérieur à 1 lorsque la forme du bassin est allongée, et proche de 1
  pour un bassin versant de forme circulaire.
  1.5 < KG < 1.8 : Bassin de forme allongée.
  1.0 < KG < 1.15 : Bassin de forme ramassée
  Fig.9 : Formes d’un bassin versant


• Indice de forme de Horton KH
  Il exprime le rapport de la largeur moyenne du bassin versant à la longueur du cours d’eau principal
  (Horton, 1932).
  KH = A/L2
  KH : Indice de Horton sans dimension.
  A : Surface du bassin versant (Km2
  ).
  L : Longueur du cours d’eau principal (Km).
  KH < 1 : Bassin de forme allongée
  KH > 1 : Bassin de forme ramassée.
  2- Le relief
  A- Courbe hypsométrique
  L'influence du relief est encore plus évidente sur les vitesses de ruissellement :
  Une pente fortecause une faible durée de concentration des eaux et une grande vitesse d’écoulement.
  Cours Hydrologie Générale GG1
  ENIS 18 Rim TRABELSI GDOURA
  En outre, la plupart des facteurs météorologiques et hydrologiques sont fonction de l’altitude. La
  courbe hypsométrique traduit la répartition des altitudes à l’intérieur du bassin versant et permet, en
  outre, de déterminer les altitudes caractéristiques.
  L'altitude est décrite par la courbe hypsométrique (Fig.10) qui représente la surface en km2
  (ou le
  pourcentage de la surface) en fonction des altitudes supérieures à une côte Z donnée.
  Fig.10 : Courbe hypsométrique (Laborde, 2000)
  Cette courbe est établie en planimétrant pour différentes altitudes les surfaces situées au dessus de la
  courbe de niveau correspondante. Une autre méthode consiste à échantillonner les altitudes selon un
  maillage carré, l'altitude au centre d'une maille étant considérée égale à l'altitude moyenne de la
  maille.
  L’aspect général de la courbe varie selon l’état d’érosion du bassin versant (Fig.11) :


• Les bassins plus jeunes, la superficie est faible par rapport au changement d’altitude initiale, ce qui
  est caractéristique des bassins abrupts ;


• Les vieux bassins présentent l’inverse ; c'est-à-dire, une plaine douce près d’un cours d’eau où
  l’altitude varie très peu malgré une superficie importante;


• Le troisième cas, se rapproche donc de l’état dit « mature », du moins selon cette classification du
  degré d’érosion associé à l’âge du bassin.
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  Fig.11 : Courbe hypsométrique et profil d’un cours d’eau
  B- Les altitudes caractéristiques
  a. Les altitudes maximale et minimale
  Elles sont obtenues directement à partir de cartes topographiques. L'altitude maximale représente le
  point le plus élevé du bassin tandis que l'altitude minimale considère le point le plus bas, généralement
  à l'exutoire. Ces deux données deviennent surtout importantes lors du développement de certaines
  relations faisant intervenir des variables climatologiques telles que la température, la précipitation et
  le couvert neigeux. Elles déterminent l'amplitude altimétrique du bassin versant et interviennent aussi
  dans le calcul de la pente.
  b. Altitude la plus fréquente :
  c’est le maximum de la courbe des fréquences altimétriques ou aussi c’est l’altitude de la plus grande
  surface élémentaire comprise entre deux courbes de niveau successives.
  c. L'altitude moyenne
  L'altitude moyenne se déduit directement de la courbe hypsométrique ou de la lecture d'une carte
  topographique. On peut la définir comme suit :
  Avec :
  Hmoy : altitude moyenne du bassin [m] ;
  Ai : aire comprise entre deux courbes de niveau [km2
  ] ;
  hi : altitude moyenne entre deux courbes de niveau [m] ;
  A : superficie totale du bassin versant [km2
  ].
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  L'altitude moyenne est peu représentative de la réalité. Toutefois, elle est parfois utilisée dans
  l'évaluation de certains paramètres hydrométéorologiques ou dans la mise en œuvre de modèles
  hydrologiques.
  d. L'altitude médiane
  L'altitude médiane correspond à l'altitude lue au point d'abscisse 50% de la surface totale du bassin,
  sur la courbe hypsométrique. Cette grandeur se rapproche de l'altitude moyenne dans le cas où la
  courbe hypsométrique du bassin concerné présente une pente régulière.
  e- la "dénivelée D"
  Bien souvent, on définit la "dénivelée D » comme étant la différence de cote entre H5 % et
  H
  95 % 5fig.12) : D = H5% - H95%
  Fig.12 : Courbe hypsométrique et la dénivelée D
  C. Les indices de pente
  L'objet de ces indices est de caractériser les pentes d'un bassin et de permettre des comparaisons et
  des classifications
  a- Indice de pente globale Ig
  C’est une caractéristique importante qui renseigne sur la topographie du bassin, la vitesse des
  ruissellements et les temps de concentration.
  D étant la dénivelée h5 % - h95 %, définie sur la courbe hypsométrique ; L étant la longueur du rectangle
  équivalent.
  Cours Hydrologie Générale GG1
  ENIS 21 Rim TRABELSI GDOURA
  Cet indice, très facile à calculer, est des plus utilisés. Il sert de base à une des classifications pour des
  bassins versants dont la surface est des l'ordre de 25 km2
  .
  Tableau 2 : Type de relief selon l’indice de pente globale
  b- Dénivelée spécifique Ds
  L'indice Ig décroît pour un même bassin lorsque la surface augmente, il était donc difficile de comparer
  des bassins de tailles différentes.
  La dénivelée spécifique Ds ne présente pas cet inconvénient : elle dérive de la pente globale Ig en la
  corrigeant de l'effet de surface admis étant inversement proportionnel à : √(A).
  La dénivelée spécifique ne dépend donc que de l'hypsométrie (D = H5% - H95 %) et de la forme du
  bassin (l/L).
  Tableau 3 : Type de relief selon la dénivelée spécifique Ds
  V- Le réseau hydrographique :
  L’écoulement de surface concentré s’organise en axes plus ou moins hiérarchisés alimentés
  saisonnièrement, temporairement ou en permanence. Cet écoulement est différent du ruissellement
  ou écoulement aréolaire. Le réseau hydrographique est façonné par la géologie (lithologie, structurale)
  et l’occupation su sol.
  1- Forme du réseau hydrographique:
  Il y a différentes formes de réseau hydrographique (Fig.13) qui dépendent d'un complexe de facteurs
  qui agissent en interaction. Les plus importants sont:

• la géologie agit par la nature lithologique des terrains traversés par l‘eau ainsi que par les structures
  (failles, plis) qui orientent le courant et déterminent les pentes régionales, (agit sur la forme)
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  ENIS 22 Rim TRABELSI GDOURA
  Fig.13 : Différentes formes de réseau hydrographique


• le climat par le biais du régime des précipitations, détermine la densité du réseau hydrographique,
  dense dans les régions montagneuses très humides et tend à disparaître dans les régions désertiques.
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  Le climat agit également sur la couverture végétale qui limite le ruissellement superficiel. régularise le
  débit des cours d'eau et amortit les crues. (agit sur la densité)


• L'activité de l'Homme dans les domaines de l'agriculture et de l'aménagement (barrages) peut
  également modifier le débit et le tracé du réseau hydrographique. (agit sur le tracé)
  2- Organisation des réseaux hydrographiques
  Il existe quatre principaux types d'organisation des chenaux fluviatiles (Fig.14): le chenal unique, les
  chenaux tressés, le chenal sinueux et les chenaux anastomosés (Derruau, 1974).
  Fig.14 : Organisation des réseaux hydrographiques
  3- Hiérarchisation du réseau
  Pour chiffrer la ramification du réseau, chaque cours d'eau reçoit un numéro fonction de son
  importance. Cette numérotation, appelée ordre du cours d'eau, diffère selon les auteurs. Parmi
  toutes ces classifications, nous adopterons celle de Strahler :

• tout cours d'eau n'ayant pas d'affluent est dit d'ordre 1 ,


• au confluent de deux cours d'eau de même ordre n, le cours d'eau résultant est d'ordre n + 1 ,


• un cours d'eau recevant un affluent d'ordre inférieur garde son ordre, ce qui se résume par :
  Un réseau hydrographique nait à partir d’une source ; les eaux ensuite se rassemblent en des lits et les
  ruisseaux joignent leurs eaux. Au fur et à mesure de leur développement, la plupart des réseaux se
  hiérarchisent (sauf dans les régions désertiques), en ordres de grandeur de plus en plus élevés selon
  les confluences rencontrées (Fig.15).
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  Fig.15 : Hiérarchisation du réseau hydrographique
  4- Densité de drainage :
  La densité du drainage Dd est exprimée par le rapport de la longueur totale des cours d'eau (somme
  des Li) permanents et temporaires à la surface du bassin versant (A). C’est un paramètre qui reflète la
  dynamique du bassin et le type de ruissellement.
  Avec :
  Dd : densité de drainage [km/km2
  ] ;
  L : longueur de cours d'eau [km] ;
  A : surface du bassin versant [km2
  ].
  La densité de drainage dépend de la géologie, des caractéristiques topographiques du bassin et des
  conditions climatologiques et anthropiques.
  Dd de l’ordre de 3 à 4 pour des régions à développement très limité
  Dd dépasse 1000 pour des zones où l'écoulement est très ramifié avec peu d'infiltration
  5- Densité hydrographique
  La densité hydrographique représente le nombre de canaux d'écoulement par unité de surface

Avec: F : densité hydrographique [km2
] ;
Ni : nombre de cours d'eau ;
A : superficie du bassin [km2
].
a est un coefficient d'ajustement
Les régions à haute densité de drainage et à haute densité hydrographique ont une roche mère
imperméable, un couvert végétal restreint et un relief montagneux
L’opposée concerne les zones à substratum très perméable, à couvert végétal important et à relief peu
accentué.