NOM :………………………….
Section SIE/GC, 4ème semestre 2003
PRÉNOM :………………………….
e-drologie
Nombre de points : …..…..… / …..……
Cours d’Hydrologie Générale
Note : …… / 6
Contrôle des connaissances, Mai 2002 durée : 45 minutes Prof. A Musy, EPFL - ENAC/Hydram - EPFL
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1.
Replacer ces mots de vocabulaire en face de leur définition : A. limnigramme – B. jaugeage – C. tarage – D. limnigraphe – E. hyétogramme- F. pluviographe – G. pluviogramme.
D Appareil de mesure continue d’une hauteur d’eau.
F Appareil de mesure de la pluie.
B Mesure d’un débit en relation avec la hauteur d’eau de G Graphique représentant la hauteur de pluie tombée la rivière.
en fonction du temps.
C
Courbe de correspondance des débits par rapport à E Graphique représentant l’intensité de la pluie en leur hauteur d’eau. fonction du temps.
A Graphique représentant les hauteurs d’eau d’une rivière en fonction du temps.
2. Pour l’année 2000, les données suivantes sont disponibles pour un bassin versant de 105 km
2
:
3
Précipitations : 1288 mm ; Evaporation : 610 mm ; Débit moyen annuel : 2.14 m /s a) Etablissez le bilan hydrologique de l’année et donner le stock à disposition à la fin de l’année 2000 en admettant un stock initial de 183 mm. Qu’en déduisez-vous ? L’équation du bilan hydrologique est la suivante : P+S=R+E+S+DS ; soit encore : ∆S=P-R-E
Dans notre cas, on a : P=1288 mm, E=610 mm, R=2.14 m3/s = 1000´2.14´365´24 ´3600/105.106=643 mm De suite, le bilan s’écrit : ∆S=1288-610-643=35 mm Sachant que le stock initial So est de 183 mm, on a : Sfinal=So+ ∆S = 183+35=218 mm Cette variation de stock ∆S positive exprime le fait que la nappe se soit rechargée durant l’année, mais pas de façon significative.
b) Durant le mois d’octobre 2000, 120 mm de pluie ont été enregistrés. Pouvez estimer l’écoulement correspondant ? Justifier votre réponse. On peut envisager de calculer le bilan hydrologique uniquement sur le mois d’octobre. Il faut alors faire plusieurs hypothèses simplificatrices : 1. l’évapotranspiration E du mois d’octobre peut être assimilée à la moyenne mensuelle de l’évapotranspiration. On l’obtient en divisant E par 12 et E=610/12=51 mm/mois 2. La variation de stock DS du mois d’octobre est supposée nulle (35/12 = 3mm/mois, soit poche de 0 L’équation du bilan hydrologique est alors la suivante : R=P-E = 120 – 51 = 69 mm On aurait pu aussi estimer le coefficient de ruissellement sur l’année et en déduire une approximation de la lame ruisselée. On obtient un Cr=49.9% et R= 60 mm.
3. La figure suivante présente deux bassin versants :
a) Quelles sont les 2 caractéristiques principales qui différencient ces deux bassins de même surface ? Précisez quels sont les indices qui permettent de les qualifier ? 1) La forme des bassins (indice de Gravelius). 2) Le réseau de drainage des bassins, avec deux caractéristiques : La densité de drainage : il existe plusieurs indice comme la densité de drainage, introduite par Horton, la longueur totale du réseau hydrographique par unité de surface du bassin versant ou encore le rapport de confluence RB des cours d'eau ("bifurcation ratio"). La typologie des réseaux : la classification de Strahler est la plus utilisée. b) Quelles est l’influence de ces différences sur la réaction hydrologique des bassins face à une même sollicitation pluvieuse ? La réaction hydrologique des 2 bassins peut se « mesurer » à l’aide des deux paramètres suivants : 1) Le temps de concentration des bassins tc , 2) Le débit de pointe Qp. La réaction du basin le plus compact présentant le réseau le plus dense, est la plus rapide et la plus intense, on a donc : tc1 Qp2.
4.
Citez 3 méthodes de calcul de la moyenne des pluies à partir de l'ensemble des mesures ponctuelles obtenues à plusieurs stations pluviométriques sur le bassin ou à proximité. 1) Moyenne arithmétique 2) Moyenne pondérée à l’aide des polygones de Thiessen. 3) Moyenne pondérée à partir des isohyètes Parmi ces méthodes de calcul de la pluviométrie moyenne, quelle est la moins réaliste ? Expliquez. La moins réaliste de ces méthodes est la moyenne arithmétique. En effet, elle est peu représentative car elle donne un poids identique à chaque mesure, ne tenant pas compte de la variabilité spatiotemporelle de la pluie. Elle ne s’applique que si les stations sont bien réparties et si le relief du bassin est homogène (et donc la réaction du basin homogène).
5. Représenter schématiquement ci-dessous les différents éléments intervenant dans les processus d'interception et d'évapotranspiration au niveau du système sol-plante-atmosphère.
Quels sont les facteurs susceptibles d'influencer le processus d'évapotranspiration ?
1) Facteurs météorologiques : Température (ensoleillement), vent, humidité de l’air, etc.…… 2) Conditions liées au sol : teneur en eau, capacité du sol à transmettre de l'eau vers sa surface, couleur du sol (albédo) etc.… 3) Facteurs végétatifs : âge et espèce de la plante, densité des peuplements, développement du feuillage et profondeur des racines, etc.……
6. Une région subit une période de sécheresse de plusieurs mois. Après 10 jours sans pluie, le débit d'un des cours d'eau de la région est de 80 m3/s. Il atteint 30 m3/s après 25 jours sans pluie. a) Proposer une méthode qui permettrait de prévoir les débits si la période de sécheresse se poursuit. Afin de prévoir les débits si la période de sécheresse on peut utiliser le concept de tarissement simple des nappes qui peut être décrit par la "loi exponentielle simple" qui est l'une des lois les plus appliquées. Celle-ci s'exprime par la relation suivante avec le temps t en seconde et les débits en m3/s :
b) Quel serait le débit probable après 100 jours sans pluie ? Détaillez. 1) Calcul du coefficient de tarissement α : On prend comme origine des temps t0, le débit après 10 jours sans pluies (Q0 = 80 m3/s pour t0). Après 25 jours sans pluie, i.e. à t=15 jours depuis l'origine du temps t 0, le débit Q15 est de 30 m3/s. Le coefficient de tarissement α est aisément calculé d’après l'équation de la courbe de tarissement : α = (ln Q0 - ln Q15)/t15 et α = 0,065 j-1 2) Après 100 jours sans pluie, cela signifie qu'il s'est écoulé 90 jours depuis l'origine du temps. On obtient alors le débit Q90 , à t=90 jours depuis l'origine du temps t0, d’après l'équation de la courbe de tarissement : Q90 = Q0 e -α t90et Q90 = 0.22 m3/s
7. Questions subsidiaires (cochez la (les) bonne(s) réponse(s)):
a) Une pluie de fréquence centennale se produit… au maximum une fois en cent ans au minimum une fois en cent ans en moyenne 10 fois en mille ans
b) Les courbes Intensité-Durée-Fréquence… permettent de synthétiser l'information pluviométrique au droit d'une station donnée. donnent une appréciation de la répartition spatiale de la pluviosité sur un bassin versant donné. sont décrites par une relation mathématique linéaire.
