TD 3 : HYDROLOGIE

1. Hydrologie, Bassins versants de France Sens d’écoulement

1. Hydrologie, Bassins versants de France Petit descriptif des principaux fleuves de France Seine : fleuve du bassin parisien de 776 km de longueur. La Seine draine un bassin d'environ 80 000 km2. Elle prend sa source à 471 m d'altitude sur le plateau de Langres, près de Dijon. Elle coule vers le nord-ouest, et se jette dans la Manche au sud du Havre. Loire : fleuve le plus long de France de 1 020 km. Son bassin couvre environ 117 000 km2, soit un cinquième du territoire français. La Loire prend sa source dans l’est du Massif central, à 1 400 m d’altitude. Elle coule vers le nord, et trouve son embouchure à St Nazaire. Régime irrégulier : crues au printemps et automne et faibles débits en été. Rhône : fleuve de France et de Suisse de 812 km. Son bassin est d'environ 100 000 km2. Le Rhône prend sa source en Suisse, dans le glacier du Rhône, dans les Alpes, à une altitude de 1 850 m environ. Il coule vers le sud-ouest. Le Rhône forme un delta avant de se jeter dans la mer Méditerranée. Garonne : principal fleuve du sud-ouest de la France, d'une longueur de 575 km (650 km avec la Gironde). Son bassin est d'environ 55 000 km2. La Garonne se forme de plusieurs cours d'eau en Espagne, dans les Pyrénées, à environ 1 900 m d'altitude. Le fleuve entre en France, après 50 km, dans le département de la Haute-Garonne. Il coule d'abord vers le nord et oblique vers le nord-est au pied du plateau de Lannemezan. Il se jette dans l‘Atlantique et a son embouchure en commun avec la Dordogne où les deux fleuves forment l’estuaire de la Gironde. Rhin : l’un des principaux fleuves d’Europe, d’une longueur de 1 320 km. Naissant dans l’est de la Suisse, le Rhin coule vers le nord-ouest, traversant la France, l’Allemagne et les Pays-Bas, jusqu’à son embouchure au bord de la mer du Nord. Il draine un bassin d’environ 220 000 km2.

1. Hydrologie, Bassins versants de France

1. Hydrologie, Bassins versants de France Somme Rhin Seine Loire Rhône Garonne

1. Hydrologie, Bassins versants de France Quelques lois expliquant la gestion de l’eau La loi du 16 décembre 1964 : première grande loi française sur l'eau, organise la gestion de l'eau autour des six grands bassins hydrographiques français, issus d'un découpage naturel selon les lignes de partage des eaux. Elle promeut, à l'intérieur de chaque bassin, la notion de "gestion globale de l'eau" dans l'intérêt de tous. Elle instaure aussi le principe du "pollueur-payeur", visant à préserver la qualité de l'eau. Au sein de chaque bassin, la gestion de l'eau est attribuée à une Agence de l'eau. La loi du 3 janvier 1992 prolonge et complète cette première loi en marquant un tournant important : l'eau devient "patrimoine commun de la nation". Sa protection, sa mise en valeur et le développement de sa ressource utilisable sont donc d'intérêt général. L’Union européenne (UE) établit un cadre communautaire pour la protection et la gestion des eaux. La directive-cadre du 23 octobre 2000 prévoit notamment l’identification et l’analyse des eaux européennes, recensées par bassin et district hydrographiques, ainsi que l’adoption de plans de gestion et de programmes de mesures appropriées à chaque masse d’eau. Elle établit un cadre pour une politique communautaire dans le domaine de l’eau.

2. 1. Bilan hydrologique : Bassin versant de la Seine

2. 1. Bilan hydrologique : Bassin versant de la Seine Estimation du nombre de mailles : 170 mailles La superficie d’une maille est de 64 km2. On en déduit la superficie du bassin versant : S = 170 * 64 = 10 880 km2 La valeur exacte du bassin versant calculée à partir de logiciels utilisant le Modèle Numérique de Terrain est de 10840 km2.

2. 2. Bilan hydrologique : Bassin versant de la Seine Pour le débit moyen annuel à l’exutoire on prend en compte les eaux ruisselées sur le bassin versant ainsi que les eaux issues des nappes d’eaux souterraines. Les eaux infiltrées dans le sol alimentant les nappes souterraines seront évacuées en surface via des sources, et cela en moins d’un an. On appelle débit de base, le débit des rivières soutenu par l’apport des nappes d’eau souterraine → On suppose qu’il n’y a pas de stockage d’eau souterraine.

2. 2. Bilan hydrologique : Bassin versant de la Seine Carte des précipitations annuelles moyennes sur 1970-1990 sur le bassin versant de la Seine (données Safran de Météo-France)

2. 2. Bilan hydrologique : Bassin versant de la Seine Bilan hydrologique fonctionne comme le bilan radiatif : Entrées = Sorties Entrées : précipitations Sorties : Evapotranspiration, ruissellement, infiltration Bilan : Précipitations (P) = Ruissellement(R) + Infiltration(I) + Evapotranspiration (ETR) ± Stockage (lac, eaux souterraines profondes) Auparavant on a vu qu’il n’y avait pas de stockage d’eau souterraine : Stockage = 0 De plus on a vu que Q = Ruissellement + infiltrations Donc on en déduit : Précipitations (P) = Qrivière_annuel + ETR Attention pour ce bilan l’unité est le mm On fera le bilan sur une année (ici l’année 2000)

2. 4. Bilan hydrologique : Bassin versant de la Seine Hypothèse de départ : il n’y a pas de stockage d’eau souterraine. Or au niveau du Bassin Parisien, il existe des aquifères qui s’approfondissent et ne s’évacuent pas à l’exutoire, d’où une différence entre les calculs et les valeurs réelles. Au final, l’hypothèse n’est pas vraiment vérifiée pour le bassin versant de l’Yonne

3. 1. Qualité de l’eau – Bassin versant de la Seine Eléments en mg/L Ca2+ (mg/l) Cl- (mg/l) HCO3- (mg/l) K+ (mg/l) Mg2+ (mg/l) Na+ (mg/l) NO3- (mg/l) PO43- (mg/l) SO42- (mg/l) Coef. pour transformer des mg/l en meq/l : 49.9 28.2 16.4 25.5 82.3 43.5 16.1 31.6 20.8 Eléments en µeq/L Ca2+ (meq/l) Cl- (meq/l) HCO3- (meq/l) K+ (meq/l) Mg2+ (meq/l) Na+ (meq/l) NO3- (meq/l) PO43- (meq/l) SO42- (meq/l) Stations An Poses 2000 5052 688 4277 96 537 609 376 20 816 2001 5177 702 4256 93 540 559 383 15 750 Monthereau 4273 369 3670 58 240 261 356 3 296 350 3744 56 227 258 357 283 Yonne Amont 1892 189 1881 41 177 232 152 1 120 2002 2221 214 2141 48 229 2 141

3. 1. Qualité de l’eau – Bassin versant de la Seine Somme des cations anions Différence cat-an % d'erreur Poses 2000 6294 6177 118 1.89 2001 6369 6106 263 4.21 Montereau 4832 4694 138 2.90 4797 4737 60 1.26 Yonne Amont 2342 2002 2794 2687 107 3.91

3. 2. a. Qualité de l’eau – Bassin versant de la Seine Bassin versant carbonaté à 200 km de la mer La présence de silice amorphe est due à la présence de craie (rognons de silex) dans les couches du bassin versant. Les sulfates correspondent à la présence d’un peu de gypse que l’on peut trouver dans les marnes et caillasses éocènes ou autres formations qui reposent sur la craie. Ca2+ et HCO3- dus à la dissolution des carbonates. Na+ et Cl- sont dus à la présence de sel dans les eaux de pluie.

3. 2. a. Qualité de l’eau – Bassin versant de la Seine Bassin versant composé de roches cristallines à 500 km de la mer Dans les feldspaths présence de K+, Na+ et Ca2+ Dans le quartz présence de SiO2 Dans les micas présence de Mg2+ et SiO2 Dans les précipitations présence de sel donc de Na+ et Cl-

3. 2. a. Qualité de l’eau – Bassin versant de la Seine Comparaison à la sortie des forêts et à la sortie des champs : plus de phosphates, de nitrates et de sulfates à la sortie des champs à cause de l’utilisation abondante d’engrais. Grande quantité de sulfates dans les eaux des égouts urbains due à l’activité anthropique (pollution par les produits chimiques).

3. 2. b. Qualité de l’eau – Bassin versant de la Seine Evolution de la quantité des ions Na+ et Cl- d’aval en amont Yonne amont

3. 2. b. Qualité de l’eau – Bassin versant de la Seine Evolution des nitrates, phosphates et sulfates d’amont en aval

3. 2. b. Qualité de l’eau – Bassin versant de la Seine Evolution des carbonates d’amont en aval

3. 2. b. Qualité de l’eau – Bassin versant de la Seine En résumé : Station Yonne amont : bruit de fond, caractéristique des roches traversées (cristallines et carbonatées). Na+ provient de la roche cristalline et de l’atmosphère, Cl- provient de l’atmosphère. Très peu d’impacts anthropiques. Station Yonne aval : signature carbonatée, nitrates provenant des champs cultivés (surface agricole de plus en plus importante). Augmentation de NaCl car on se rapproche de la mer. Station de Poses : impact de la pollution de la ville de Paris et de sa banlieue, présence de phosphates, de nitrates et de sulfates. Présence de carbonates plus importante car bassin carbonaté.