COURS HYDROLOGIE - M ROUSEAU Flashcards
Qu’est-ce que la pluie nette et comment est-elle liée à la pluie brute ?
La pluie nette est la fraction de la pluie brute qui contribue directement à l’écoulement dans le bassin versant (BV). Elle est obtenue après déduction des pertes dues à l’évapotranspiration, l’infiltration, la rétention en surface, et l’interception par la végétation
Définissez l’infiltration et la zone non saturée
- Infiltration : Processus par lequel l’eau pénètre dans le sol à partir de la surface, influencée par des facteurs tels que la porosité, la saturation, et les propriétés hydrodynamiques du sol.
- Zone non saturée : Couche du sol où les pores contiennent à la fois de l’eau et de l’air. Elle se distingue de la zone saturée, où les pores sont remplis uniquement d’eau.
Expliquez la conductivité hydraulique (K) et ses variations selon les types de sols (sable, limon, argile).
La conductivité hydraulique (K) mesure la capacité d’un sol à transmettre l’eau sous un gradient de pression unitaire.
* Sable : K élevée (~29.7 cm/h) en raison de la macroporosité dominante.
* Limon : K moyenne (~0.25 cm/h) due à un mélange de porosité capillaire et microporosité.
* Argile : K faible (~0.2 cm/h), dominée par la microporosité et des forces de rétention importantes.
Qu’est-ce que l’hydrogramme de crue, et comment se décompose-t-il ?
Un hydrogramme de crue est un graphique représentant le débit à l’exutoire d’un BV en fonction du temps pendant un événement pluvieux. Il se décompose en :
* Écoulement de base : Composante lente provenant des aquifères.
* Écoulement rapide : Lié aux pluies récentes (ruissellement, écoulement hypodermique).
* Temps caractéristiques : Montée, base, décrue.
Quels sont les principaux modèles empiriques et physiques d’infiltration ?
- Empiriques :
o Horton (1933) : Relation exponentielle pour décrire la décroissance de la capacité d’infiltration.
o Kostiakov : Infiltration dépend d’une puissance du temps. - Physiques :
o Philip : Basé sur la sorptivité et la conductivité hydraulique.
o Green-Ampt : Modèle basé sur un front d’humectation abrupt, intégrant la gravité et la succion capillaire.
Qu’est-ce que le temps de concentration (Tc) et comment influence-t-il l’hydrogramme ?
Le temps de concentration (Tc) est le temps nécessaire pour que la goutte la plus éloignée d’un bassin versant atteigne l’exutoire après le début de la pluie.
* Un Tc court entraîne un hydrogramme avec un pic élevé et rapide.
* Un Tc long indique une réponse plus étalée dans le temps.
Décrivez la méthode rationnelle et ses hypothèses nécessaires.
La méthode rationnelle estime le débit de pointe (Qp) via :
Qp=0.278×CR×I×A
où CR est le coefficient de ruissellement, III l’intensité de pluie (mm/h), et A l’aire du bassin (km²).
Hypothèses :
* Pluie uniforme et constante.
* Durée de pluie égale à Tc.
* Coefficient de ruissellement constant.
Comparez les méthodes de Crupédix, Caquot, et Gradex
- Crupédix : Appropriée pour des bassins ruraux de taille intermédiaire (2 à 2000 km²). Nécessite des données régionales et pluviométriques.
- Caquot : Spécifique aux bassins urbains (< 200 ha) avec des taux d’imperméabilisation élevés.
- Gradex : Utilisé pour des périodes de retour longues (T > 10 ans). Combine données hydrologiques et météorologiques historiques.
Calculez le débit de pointe pour un bassin méditerranéen (Méthode rationnelle). Données : A=5 km2, Tc=45 min , CR=0.4, Intensité (I) pour T=10 ans = 68.4 mm/h.
Solution :
Qp=0.278×0.4×68.4×5 = 38.05 m3/s
Quels sont les principaux outils utilisés pour mesurer les précipitations ? Décrivez leurs principes de fonctionnement.
- Pluviomètres : Mesurent la quantité totale de précipitations tombées entre deux relevés (solides ou liquides) via une éprouvette graduée. La lecture est directe en millimètres.
- Pluviographes : Enregistrent en continu l’intensité de la pluie sur une période donnée grâce à un mécanisme qui produit un graphe.
- Radars météorologiques : Émettent des ondes électromagnétiques, rétro-diffusées par les précipitations (hydrométéores). Ils permettent de mesurer l’intensité et la répartition spatiale des pluies.
Quelles sont les limitations des mesures au sol (pluviomètres et pluviographes) ?
- Perturbations locales : Les obstacles et perturbations aérodynamiques modifient la réception des pluies.
- Manque de représentativité : Les précipitations mesurées au point d’observation ne reflètent pas toujours les conditions sur une zone étendue.
- Précision limitée : Les mesures directes au sol sont précises à environ 0.1 mm mais restent influencées par des erreurs humaines ou mécaniques.
En quoi consiste la méthode des polygones de Thiessen pour l’interpolation spatiale ?
Cette méthode attribue à chaque poste pluviométrique une zone d’influence définie par un polygone. La précipitation moyenne dans le bassin est calculée en pondérant les précipitations mesurées par les surfaces des polygones correspondants.
Comment les courbes isohyètes sont-elles tracées, et à quoi servent-elles ?
Les courbes isohyètes relient les points de même pluviosité sur une carte, en se basant sur les données des stations météorologiques. Elles permettent de calculer la lame d’eau moyenne sur une zone via des moyennes pondérées entre les courbes successives.
Quelle est l’utilité du radar météorologique pour la mesure des précipitations ? Quelles précautions sont nécessaires pour calibrer ses mesures ?
Les radars offrent une vision large et en temps réel des précipitations sur de grandes zones. Cependant, leurs mesures doivent être calibrées avec des données au sol pour corriger les écarts dus aux conditions atmosphériques, comme l’évaporation ou l’inclinaison des gouttes de pluie.
Définissez la période de retour d’une pluie ou d’une crue
La période de retour T est la durée moyenne entre deux occurrences d’un événement donné, comme une pluie intense, et est inversement liée à sa probabilité annuelle :
P(X ≥ xT) = 1/TP
où xT est l’intensité correspondant à T.
