etude hydrologique du bassin versant

Publié le par MANSOUR HADJERES


Etude hydrologique du bassin versant

Caractérisation du bassin versant

Pluviométrie

Hydrométrie

Estimation des débits de crue de référence

Débits retenus

Le but de cette étude (menée selon le modèle fourni par C. Peteuil du RTM de Foix) est de déterminer les débits caractéristiques de crue du Saleix au droit de l'agglomération d'Auzat. Ces valeurs seront utilisées dans l'étude hydraulique pour tester les risques d'inondation.

En particulier, nous allons déterminer les débits de crue décennale et centennale.

Ne disposant pas de données hydrométriques et pluviométriques concernant directement le bassin versant nous utiliserons celles de bassins voisins.

 


 

1- Caractérisation du bassin versant

1-1 Morphologie et Topologie

Le Ruisseau de Saleix est un petit torrent de montagne. Long de 8 775 m, il draine un bassin versant de 12.4 km ². L'exutoire situé à Auzat (726 m d'altitude) correspond à la confluence avec le Vicdessos, affluent de l'Ariège.

Le Saleix part direction Est, du point culminant, le Pic du Mont Ceint (2088 m) qui présente de fortes pentes (60%). Il traverse ensuite une zone de léger replat (de l'altitude 1600 m à 1400 m), jusqu'à un ancien verrou glaciaire. Probablement à la faveur d'un accident géologique, le torrent plonge alors plein Sud (pente à 48%) pour rejoindre la Combe de Judzet, où il recommence à s'écouler d'Ouest en Est jusqu'à Auzat (pente à 8%)

Afin de visualiser le relief du bassin versant nous avons utilisé un MNT (Modèle Numérique de Terrain) et retracé de façon sommaire les limites du bassin et le Ruisseau de Saleix.

La courbe hypsométrique (altitude en fonction de l'aire) donne aussi un bon aperçu de la répartition altimétrique du bassin.

Cette courbe nous permet de construire un modèle simplifié du bassin sous la forme d'un rectangle dit équivalent. Ce rectangle a même aire, même périmètre et même courbe hypsométrique que le bassin considéré.

1-2 Réseau hydrographique

Lors de notre visite sur le terrain qui ne correspondait pas à une période de crue nous n'avons constaté d'écoulement que dans le Ruisseau Saleix. Cependant un réseau hydrographique peut être tracé en utilisant les cartes topographiques.

Sur cette carte topographique au 1/100 000, la limite du bassin a été tracée en suivant les dorsales, à partir de l'exutoire. De même le Saleix et ses ramifications ont été obtenus en traçant les thalwegs.

1-3 Aspect géologique

D'un point de vue géologique, le versant Sud du bassin est constitué de roches cristallines du massif granitique du Bassiès. Le versant Nord est, quant à lui, de formation métamorphique. De par ces propriétés géologiques, ce bassin est assez perméable, et a une bonne capacité de rétention (possibilité d'existence de karst).

A l'ouest du pont de Judzet, le pied des versants et le fond de vallée sont tapissés d'éboulis récents, tandis qu'à l'est, on trouve plutôt des dépôts glaciaires. En période d'étiage, des pertes sont observables dans ces formations glaciaires sur plusieurs centaines de mètres.

1-4 Temps caractéristique de l'écoulement

Ce paramètre est important car il traduit le comportement du bassin versant lors de précipitations. Nous utiliserons comme dans la plupart des études, le temps de concentration Tc. Il est définit comme le temps mis par une goutte d'eau tombée à l'extrémité du bassin versant pour rejoindre l'exutoire. On l'estime à la durée entre la fin de la pluie et la fin du ruissellement.

Les différentes méthodes d'estimation (cf annexe) conduisent à retenir la valeur : Tc= 2 heures

1-5 Bilan

 


 

2- Pluviométrie

2-1 Pluies journalières et pluviométrie moyenne annuelle

Cette étude n'est pas celle de la pluie qui provoque la crue puisque comme nous l'avons vu ci-dessus tc est de l'ordre de 2 heures. Elle est cependant nécessaire car ses résultats sont indispensables pour certaines méthodes de prédétermination des débits extrêmes.

Le bassin étant de taille réduite, il n'existe pas de pluviomètres situés directement à l'intérieur. Nous avons donc utilisé les mesures des pluviomètres situés à proximité du bassin versant. A partir de cette "étude régionale des pluies"on déduit par extrapolation les caractéristiques du bassin versant du Saleix. Les paramètres pluviométriques de chaque station sont regroupés dans le tableau ci-dessous :

  •  
    •  

      Pa désigne la précipitation moyenne annuelle

      Pj10 et Pj100 désignent respectivement les pluies journalières de durée de retour décennale et centennale

      Gpj est le gradex des pluies journalières

  • On constate qu'au niveau de la pluviométrie annuelle les bassin du Couserans et de l'Ariège sont assez différents mais ce n'est plus le cas au pas de temps journalier. Ci-dessous sont fournis les graphes qui nous ont permis de déterminer les caractéristiques pluviométriques du bassin du Saleix.

De ce graphe on déduit Pa= 1200 mm. En effet, il faut utiliser la courbe moyenne des stations ariègeoises à l'altitude 1500 m , altitude moyenne du bassin du Saleix.

De ce graphe on peut déduire de la même manière la pluie journalière décennale Pj10= 90 mm et le gradex des pluies journalières Gpj= 17 mm. Cependant, la valeur de la pluie journalière centennale reste imprécise.

On retiendra donc pour le bassin versant du Saleix, les valeurs annuelles et journalières suivantes :

Précipitation moyenne annuelle Pa= 1200 mm
Pluie journalière de durée de retour décennale Pj10= 90 mm
Gradex des pluies journalières Gpj= 17 mm

2-2 Pluies de moins de 24 heures

La durée caractéristique de crue du bassin versant étant estimée à deux heures, l'étude des pluies à faible pas de temps est indispensable. Le poste météorologique retenu est le pluviographe de Saint Girons:

Des ajustements sur la relation pluie-durée ont été réalisés par METEO FRANCE. La loi retenue est celle de Montana :

P(T,d) = a(T)d^(1-b(T)) où P(T,d) est la pluie maximale de durée d (min) pour la période de retour T. a(T) et b(T) sont les coefficients de Montana.

Pour des pluies de durée proche de tc , les résultats suivants ont été obtenus:

Pour obtenir les paramètres représentatifs des précipitations sur le bassin versant du Ruisseau de Saleix, il est nécessaire de refaire un ajustement en considérant:

  •  

    - que les pluies journalières restent conformes à celles déterminées à partir de la répartition spatiale

    - que les pluies des plus faibles pas de temps ne sont pas modifiées : on conservera celles de Saint Girons

  • Finalement, on retiendra les coefficients :

2-1 Bilan

De cette étude on retiendra donc les caractéristiques pluviométriques suivantes :

Précipitation moyenne annuelle Pa= 1200 mm
Pluie journalière de durée de retour décennale Pj10= 90 mm
Gradex des pluies de durée 24h Gp24= 19.44 mm
Pluie décennale de durée 2h P10(2h)= 40 mm
Pluie centennale de durée 2h P100(2h)= 59.8mm
Gradex des pluies de durée 2h Gp2= 8.42 mm

Remarque: pour calculer Gp24 à partir de Gpj on a utilisé la formule de Weiss, Gp24= 1.143*Gpj

 


 

3- Hydrométrie

Les données hydrométriques que nous avons utilisées sont celles de la station de l'Artigue à Cibelle. Le Ruisseau de l'Artigue est un affluent rive gauche du Vicdessos (comme le Saleix). Au droit de Cibelle (1200 m), il draine un bassin versant d'une superficie de 23.8 km², orienté d'Ouest en Est et culminant à 3147 m d'altitude. Son cour est caractérisé par un tracé en baïonnette. Les terrains sont constitués au Nord des roches cristallines du massif granitique de Bassiès, au Sud, des roches sédimentaires du massif Cambrien de l'Andorre.

Ainsi le bassin versant de l'Artigue et celui du Saleix, proches géographiquement ( 7 km) présentent de nombreuses similitudes tant du point de vue de l'orientation par rapport aux perturbations dominantes, que de la superficie drainée ou de la géologie. On peut toutefois noter que leurs altitudes sont assez différentes.

Donc le débit du Saleix pourra être estimé à partir de celui de l'Artigue par un simple rapport de superficie.

Les données hydrométriques de la station de l'Artigue à Cibelle, gérée par EDF , nous ont été fournies par Mr Bouziges de la DIREN à partir de la BANQUE HYDRO. Le traitement statistique des débits instantanés de crue, pour la période 1970-1997, a conduit aux résultats suivants:

Durée de retour (années)

2

5

10

20

50

Débit de pointe (m3/s)

18

24

28

31

36

Pour les 25 plus fortes crues, le rapport débit maximal de crue sur débit journalier Kj est de l'ordre de 2.1.

La plus forte crue connue a été observée en Septembre 1990 et a atteint un débit de 43 m3/s.

 


 

4- Estimation des débits de crue de référence

La méthodologie adoptée pour déterminer les débits caractéristiques consiste comme pour l'estimation du temps de concentration, à appliquer les différentes méthodes de calculer et à confronter leurs résultats. On distinguera le calcul du débit décennal de celui du débit centennal.

4-1 Débit de pointe décennal

  • Utilisation des données hydrométriques :

    Comme nous venons de le voir, les similitudes entre le bassin de l'Artigue et celui du Saleix nous autorise à déduire les caractéristiques de l'un à partir de celles de l'autre. On obtient alors par simple rapport de bassin:

Durée de retour (année)

2

5

10

20

50

Débit de pointe (m3/s)

9.4

12.5

14.6

16.2

18.8

  •  

    La valeur du gradex des débits instantanés de crue pour les durées de retour inférieures à 10 ans est donc :

    Gpi = 2.76 m3/s

  • Méthodes sommaires et déterministes :

    Les méthodes sommaires (CRUPEDIX et SOCOSE) sont des méthodes qui ont été obtenues par traitement statistiques. Elles permettent de calculer Qi10 à partir de paramètres de terrain et de la pluie Pi10.

    Les méthodes déterministes (SCS et Rationnelle) sont fondées sur le phénomène de transformation de la pluie en débit.

    Ces méthodes ( voir annexe) ont conduit aux résultats :

    Méthode

    Débit de pointe décennal Qi10

    CRUPEDIX

    9.5 m3/s

    SOCOSE

    9.9 m3/s

    SCS

    10.8 m3/s

    Méthode dérivée du SCS

    20.0 m3/s

    Méthode Rationnelle

    15.2 m3/s

  • Bilan :

    Compte tenu des écarts entre ces différents résultats et de leur degré d'incertitude, on retiendra la valeur :

Qi10 = 15 m3/s

4-2 Débit de pointe centennal

L'estimation du débit de pointe centennal du Ruisseau Saleix a été faite selon quatre méthodes ( voir annexe) et a conduit aux résultats suivants:

Méthode

Débit centennal de pointe

GRADEX

57.6 m3/s

GRADEX(2)

30.1 m3/s

GRADEX progressif

30.8 m3/s

Méthode Rationnelle

30.9 m3/s

Méthodologie QdF

33.8 m3/s

De ces valeurs a priori, on retiendra plutôt Qi100 = 34 m3/s , puisque comme nous l'expliquons dans l'annexe le premier résultat est par expérience surestimé. D'autre part la méthodologie QdF ( débit-durée-fréquence) récemment mise au point (galéa et Prudhomme, 1997) semble dans son utilisation donner de bons résultats. Donc finalement, on retiendra :

Qi100 = 34 m3/s

 


 

5- Débits retenus

Pour conclure, les débits caractéristiques de crue retenus au droit de l'agglomération d'Auzat sont :

Qi10 = 15 m3/s

Qi100 = 34 m3/s

Dans ces conditions on obtient :

Qi100 / Qi10 = 2.3

et un débit spécifique centennal :

qi100 = 2.7 m3/s/km²

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