Cours 1 Écoulement superficiel de l’eau

Sommaire Généralités sur le mouvement de l’eau Les déplacements de l'eau dans le sol Écoulement superficiel ou ruissellement

1. Généralités sur le mouvement de l’eau 1.1 Cycle hydrologique Parcours de l'eau États: liquide, solide, gaz cycle hydrologique de l'eau Tirée de presses internationales Polytechnique « hydrogéologie cheminements de l’eau » (F.Anctl.)

1. Généralités sur le mouvement de l’eau 1.2 Précipitations Toute l'eau qui tombe sur la surface de la terre, solide ou liquide. Exprimée en mm/h. Rapport : quantité d'eau tombée sur une surface donnée Q continents <<<<<< Q océans

1. Généralités sur le mouvement de l’eau 1.3 Ruissellement Écoulement d'une partie des précipitations à la surface du sol ou dans le sous sol Ruissellement retardé Parcours rapide ou lent selon les matériaux qu'elles traversent Exutoire: rivière, lac, mer, océan

1. Généralités sur le mouvement de l’eau 1.4 Évaporation Passage d'une partie de l'eau des précipitations d'un état liquide à un état gazeux (vapeur). Partie retenue par les crevasses et les creux, Influencées par les conditions climatiques et l'environnement. 1.5 Évapotranspiration Combine l'évaporation et la transpiration des plantes

1. Généralités sur le mouvement de l’eau 1.6 Infiltration et percolation Représente le transfert de l'eau qui pénètre dans le sol. Mouvements dus à la gravité Mouvements dus à la pression dans les matériaux Percolation : Mouvement vertical de l'eau dans le sol

2. Déplacements de l'eau dans le sol Les variations de potentiel de l'eau sont responsables de son déplacement dans un milieu donné. Sont fonction de la conductivité K et de la teneur en eau.

2. Déplacements de l'eau dans le sol 2.1 Écoulement de surface ou superficiel ou ruissellement Partie des précipitations qui ruisselle plus ou moins librement à la surface. Mouvement rapide, dépend de l'intensité des précipitations. + important si sol saturé Fonction de la topographie

2. Déplacements de l'eau dans le sol 2.2 Écoulement de subsurface ou hypodermique Mouvement juste en dessous de la surface du sol Écoulement plus lent que l'écoulement de surface Dépend de la nature du matériau et de K

2. Déplacements de l'eau dans le sol 2.3 Écoulement souterrain Mouvement de l'eau dans le sol, plus lent. L'eau peut atteindre les nappes phréatiques et les aquifères Vitesse de déplacement est fonction des matériaux que l'eau traverse.

3. Écoulement superficiel ou ruissellement 3.1 Processus Phase 1: intensité < capacité d'infiltration du sol précipitations totalement infiltrées Phase 2 : surface du sol saturée Écoulement de surface. Écoulement = intensité de le pluie - capacité d'infiltration

3. Écoulement superficiel ou ruissellement 3.2 Évaluation de débit Quantifier à un temps t les mouvements de l'eau de surface Méthode de calcul rationnelle, s'applique sur des bassins < 25 km2

3. Écoulement superficiel ou ruissellement 3.2 Évaluation de débit Hypothèses Le taux maximal de ruissellement en surface, d’une pluie qui tombe de manière constante et uniformément distribué, est obtenu lorsque la superficie totale du bassin versant participe à l’écoulement vers l’exutoire.  Pour une précipitation d’une durée égale au temps de concentration, la période de retour du débit de pointe est identique à celle de la précipitation. Le taux maximal de ruissellement est une fraction de taux de précipitation : la relation est donc linéaire entre le débit et la précipitation. La relation entre le débit de pointe et la taille du bassin est la même que celle existant entre la durée et l’intensité de la précipitation. Le coefficient de ruissellement est le même pour des précipitations de différentes périodes de retour et pour tout évènement de précipitation sur un même bassin versant. (Manuel des ponceaux – chapitre 3 -MTQ, 2006

3. Écoulement superficiel ou ruissellement 3.2 Évaluation de débit Q = Cp. I. Ab 360 Q : Débit de pointe ( m3/s) Cp : Coefficient de ruissellement I : Intensité de la précipitation (mm/h) Ab : Superficie du bassin versant (ha)

3. Écoulement superficiel ou ruissellement 3.2 Évaluation de débit Ab : Superficie du bassin versant - En milieu urbain, les limites sont : le centre de la chaussée et le point le + élevé ou les façades de maison. - Tenir compte des changements de pente longitudinales ( profil en long ), des renversements de devers, d'autres sources d'apports d'eau, Cp : Coefficient de ruissellement - Coefficient adimensionnel - Varie entre 0 et 1

Exercices

Tiré du Guide des ponceaux (MTQ, 2004 p 12) Coefficients de ruissellement Tiré du Guide des ponceaux (MTQ, 2004 p 12)