Chapitre 4

Question 1

Q1 – Quelle conception du parcours hydrologique Horton a-t-il proposé?

Answer 1

Ruissellement : excédent de pluie que le sol ne parvient pas à absorber par infiltration. Cette eau
s’écoule à la surface des sols sous l’action de la gravité jusqu’au réseau de drainage local (Fig.
4.1a). (p. 98)

Question 2

Q2 – Quelle conception du parcours hydrologique Cappus a-t-il proposé?

Answer 2

Ruissellement par saturation : ruissellement dans le bas de la pente (sol saturé) et infiltration dans
le haut de la pente (sol non saturé). (p. 100)

Question 3

Q3 – Pourquoi les écoulements hypodermiques peuvent-ils, en certaines circonstances, être
beaucoup plus rapides que les écoulements en milieux saturés?

Answer 3

Ces écoulements sont accélérés par la présence de petits canaux souterrains creusés par les
plantes, les animaux et les insectes, nommés macropores. (p. 100)

Question 4

Q4 – Comment fonctionne le modèle de ruissellement par saturation?

Answer 4

Voir réponse à la question 2.

Question 5

Q5 – Comment le climat peut-il influer sur les écoulements dominants dans un bassin
versant en réponse à une précipitation?

Answer 5

Voir figure 4.2. Par exemple, pour un climat aride, le ruissellement de surface est un écoulement
dominant alors que pour un climat humide, l’écoulement dominant est plutôt l’écoulement
souterrain. (p. 100)

Question 6

Q6 – Quelle est la différence entre la porosité et l’indice des vides?

Answer 6

La porosité est le rapport entre le volume des vides et le volume total (eqn 4.2) alors que l’indice
des vides est le rapport entre le volume des vides et le volume occupé par la partie solide (eqn
4.3). Typiquement, la porosité oscille entre 0.25 à 0.4 alors que l’indice des vides varie entre 0.5
et 2.0. (p. 102)

Question 7

Q7 – Quand une eau peut être qualifiée de libre, d’hygroscopique, de capillaire, de
gravitaire, de disponible aux plantes ou encore de souterraine?

Answer 7

Eau libre : eau libre de circuler (percoler) dans le sol
Eau hygroscopique : eau retenue par adsorption à la surface des grains
Eau capillaire : eau retenue par capillarité entre les grains
Eau gravitaire : eau qui va éventuellement s’écouler par gravité
Eau disponible aux plantes : entre la capacité au champ (quantité d’eau retenue dans le sol après
que l’eau gravitaire se soit écoulée) et le point de flétrissement permanent (teneur en eau
pour laquelle les feuilles des plantes qui poussent sur ce sol commencent à flétrir de façon
permanente), voir fig. 4.8.
Eau souterraine : eau contenue dans le sol
(pp. 102-106)

Question 8

Q8 – Par quels mécanismes la matrice du sol peut-elle retenir de l’eau?

Answer 8

Par capillarité et par adsorption. (p. 102)

Question 9

Q9 – Par quels mécanismes l’eau peut-elle être soutirée de la matrice du sol?

Answer 9

L’infiltration, la percolation, l’évaporation, l’absorption racinaire et la redistribution. (p. 104)

Question 10

Q10 – En quoi la capacité au champ et le point de flétrissement permanent sont-ils des
indicateurs importants du comportement hydrique d’un sol?

Answer 10

Ces indicateurs vont varier selon les caractéristiques des grains, notamment leur diamètre, et la
structure du sol. (p. 104)

Question 11

Q11 – Dans quelles conditions une pression négative (succion) peut-elle se développer dans
un sol?

Answer 11

C’est la présence de la matrice de sol qui, en attirant et en liant les particules d’eau, provoque une
chute de pression en deçà de celle de l’eau libre. (p. 105)

Question 12

Q12 – Quels sont les éléments qui constituent la charge hydraulique totale?

Answer 12

Charge de pression, charge de vitesse et charge d’élévation. (p. 105)

Question 13

Q13 – Quels paramètres la conductivité hydraulique à saturation permet-elle de mettre en
relation?

Answer 13

Le débit, la section d’écoulement, la différence de charge hydraulique entre l’entrée et la sortie
d’un système et la longueur de ce système. (p. 108)

Question 14

Q14 – Quelle est la gamme des valeurs possibles de la conductivité hydraulique à
saturation?

Answer 14

Environ de 0.2 mm/h à 297 mm/h (voir Tableau 4.1). (p. 109)

Question 15

Q15 – Quelles sont les hypothèses de la loi de Darcy?

Answer 15

a) matrice de sol solide homogène, isotrope et stable
b) fluide homogène, isotherme et incompressible
c) potentiel cinétique de déplacement négligeable
d) régime d’écoulement permanent
e) écoulement laminaire
(p. 108)

Question 16

Q16 – Quelle est la distinction entre infiltration et percolation?

Answer 16

Infiltration : passage de l’eau à travers la surface du sol sous l’effet de la gravité
Percolation : écoulement d’un liquide dans un sol non saturé sous l’effet de la gravité
(p. 101)

Question 17

Q17 – Quel lien existe-t-il entre la capacité d’infiltration et l’intensité de précipitation?

Answer 17

Tant que l’intensité de précipitation est inférieure à la capacité d’infiltration, toute l’eau pénètre
dans le sol. (p. 112)

Question 18

Q18 – Pourquoi l’infiltration est-elle un élément important des modèles hydrologiques?

Answer 18

Dès que l’eau de pluie (ou de fonte) atteint la surface du sol, la capacité d’infiltration, qui varie
en fonction du temps, dicte comment celle-ci sera répartie entre les divers cheminements
possibles. Une règle simple veut que l’eau cherche d’abord à s’infiltrer, puis son excédent
s’accumule en surface ou ruissèle.
(p. 114)

Question 19

Q19 – Quels sont les facteurs qui influent sur la capacité d’infiltration du sol?

Answer 19

L’intensité de précipitation, la profondeur du sol, la teneur initiale en eau et l’état de la surface
que les gouttelettes doivent traverser pour amorcer le processus d’infiltration. (p. 112)

Question 20

Q20 – Pourquoi, à la limite, la capacité d’infiltration du sol tend-elle vers la valeur de la
conductivité hydraulique à saturation?

Answer 20

Cela correspond à la quantité d’eau qui peut percoler vers la nappe. (p. 112)

Question 21

Q21 – Que ce passe-t-il lorsque l’infiltration cesse (fin de la précipitation)?

Answer 21

Le processus de redistribution commence alors. Cette redistribution permet le déplacement,
horizontal ou vertical, de particules d’eau jusqu’à ce que l’équilibre des charges soit rétabli. (p.
113)

Question 22

Q22 – Quel lien existe-t-il entre l’infiltration et le ruissellement?

Answer 22

Dès que l’apport de précipitations surpasse la capacité d’infiltration, des surplus s’accumulent en
surface et, si une pente existe, s’écoulent rapidement en surface (ruissellement) vers le réseau
local de drainage où ils participeront au développement d’une crue (modèle hortonien)
Pour les sols peu profonds, une saturation totale est envisageable. Elle bloquera alors le processus
d’infiltration et produira un ruissellement même pour des taux de précipitations bien inférieurs à
la capacité d’infiltration (modèle cappusien).
(p. 112)

Question 23

Q23 – Quel est le concept principal des modèles de pluie nette?

Answer 23

La pluie nette est la partie d’une averse qui contribue directement au ruissellement, soit celle qui
n’est pas perdue par infiltration, rétention en surface ou interception. Elle constitue le volume
d’eau de pluie qui atteindra le cours d’eau et y formera une onde de crue. (p. 114)

Question 24

Q24 – Quelles sont les spécificités du modèle de pluie nette proposé par le Soil Conservation
Service (SCS) des États-Unis?

Answer 24

C’est un modèle applicable à des bassins non jaugés. Cette méthode relie la précipitation au
ruissellement à l’aide d’une classification hydrologique des sols et d’informations sur l’utilisation
du territoire (p. ex., le type d’exploitation agricole). Pour une précipitation donnée, la méthode
repose sur l’hypothèse d’une perte initiale par infiltration, et celle d’un taux d’infiltration
décroissant en fonction du temps. (p. 117)

Question 25

Q25 – En quoi la formulation empirique d’infiltration proposée par Horton est-elle plus
représentative de la réalité que le modèle de l’indice d’infiltration?

Answer 25

Le taux d’infiltration varie de façon logarithmique en fonction du temps entre deux valeurs
limites. (p. 119)

Question 26

Q26 – Quelles sont les spécificités du modèle d’infiltration proposé par Green et Ampt?

Answer 26

Simplification du processus d’infiltration, de manière à permettre l’application de la loi de Darcy.
On invoque également le concept de charge hydraulique. (p. 121)

Question 27

Q27 – Qu’est-ce qu’un aquifère?

Answer 27

Ensemble des sols et des roches qui accueille les eaux souterraines. (p. 126)

Question 28

Q28 – Quelle est la différence entre une nappe libre et une nappe confinée?

Answer 28

Nappe libre : niveau supérieur en contact avec l’atmosphère et fluctue en fonction du climat.
Nappe confinée : sous pression, coincée entre deux couches imperméables.
(p. 126)

Question 29

Q29 – Que représente le niveau piézométrique?

Answer 29

Énergie de l’eau captive entre deux couches imperméables. (p. 126)

Question 30

Q30 – Sous quelles conditions définit-on un puits artésien comme un puits jaillissant?

Answer 30

Puits artésien : eau remonte dans le puits sous l’action de la pression dans la nappe confinée.
Puits artésien jaillissant : niveau piézométrique de la nappe confinée est supérieur au niveau du
sol. (p. 126)

Question 31

Q31 – En quoi une recharge modifie-t-elle les écoulements souterrains non confinés?

Answer 31

Cette recharge entraine une modification de la parabole de Dupuit. Le débit de l’écoulement
souterrain est modifié pour tenir compte de cette recharge (voir eqn 4.48). (p. 130)

Question 32

Q32 – Pourquoi les hydrologues recourent-ils à des essais de pompage?

Answer 32

Pour connaître les caractéristiques hydrodynamiques d’une nappe, notamment sa conductivité
hydraulique. (p. 131)

Question 33

Q33 – Qu’est-ce que la transmissivité?

Answer 33

Mesure de la facilité avec laquelle un aquifère laisse passer un débit. (p. 131)

Question 34

Q34 – Quelles sont les hypothèses formulées par Dupuit concernant les écoulements
produits par un puits dans un aquifère?

Answer 34

a) régime d’écoulement permanent
b) milieu homogène, isotrope et perméable
c) eau et aquifère sont incompressibles
d) composante horizontale de la vitesse est la même en tous points d’une même verticale
e) la loi de Darcy est applicable
f) la composante verticale de la vitesse est négligeable par rapport à la composante
horizontale
g) la hauteur de la surface piézométrique de la nappe (courbe de Dupuit) à la paroi du puits
est égale à la hauteur du plan d’eau libre dans le puits, et son action ne se fait plus sentir
au-delà d’une distance constante R appelée rayon d’action.
(p. 132)

Question 35

Q35 – Qu’est-ce que le rayon d’influence de pompage?

Answer 35

Voir réponse à la question précédente. (p. 132)

Question 36

Q37 – Pourquoi la vitesse d’un cours d’eau est-elle non uniforme au sein d’une section
d’écoulement?

Answer 36

Variabilité de la profondeur, de la turbulence et condition d’adhésion à l’interface fluide-solide.
(p. 138)

Question 37

Q38 – Pourquoi faut-il se méfier d’une mesure instantanée de vitesse dans un cours d’eau?

Answer 37

Comme l’écoulement est turbulent, la vitesse instantanée oscille autour d’une valeur moyenne
qu’on peut extraire si on mesure suffisamment longtemps. (p. 139)

Question 38

Q39 – Pourquoi l’implantation d’une station de jaugeage requiert-elle l’établissement d’une
courbe de tarage?

Answer 38

Afin de pouvoir jauger le débit dans la rivière en continu. (p. 142)

Question 39

Q40 – Pour quelles raisons serait-il mal avisé d’implanter une station de jaugeage
n’importe où le long d’un cours d’eau?

Answer 39

Pour faciliter les opérations et pour éviter de devoir réviser la courbe de tarage à la suite de
modifications qui touchent la section de contrôle. (p. 144)