Les hydrosystèmes

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Les hydrosystèmes

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La notion de bassin versant

Cette notion de bassin versant est récente et date du XXème siècle. Elle correspond à la surface drainée par un hydrosystème (fleuve, rivière, source...) et comprend :

- Les eaux de surface
- Les eaux interstitielles (contenues essentiellement dans les sols et les roches)
- Les eaux souterraines organisées en niveau phréatique

La définition du bassin versant topographique ne pose pas trop de problèmes dans le cas des bassins de montagnes ou dans les roches imperméables : elle correspond à la ligne de partage des eaux, là où les eaux diffluent et se séparent.

Ce n'est pas le cas en revanche dans les zones de plaines où les limites sont floues ou dans les roches perméables (infiltration des eaux en profondeur). Dans ce dernier cas, on parle alors de bassin versant apparent (trajet que les eaux feraient en surface) et de bassin versant réel (comprenant également les trajets souterrains connus et supposés : attention : un bassin peut très bien montrer une circulation de surface dans une direction donnée et posséder une circulation profonde dans une autre trajectoire). On l'aura compris, une grande difficulté en zone perméable réside dans la reconstitution du trajet des eaux souterraines.

On utilise plusieurs méthodes pour définir la surface du bassin versant (carroyage, planimètre, digitalisation informatisée de tous les points du bassin, etc.). Il est important de bien définir la surface d'alimentation en eau du bassin afin de pouvoir connaître les quantités d'eau qui transitent au sein de cette unité de drainage dans plusieurs buts :

- Connaissance des ressources en eau
- Estimation des débits
- Prévision des crues
(...)

Sommaire

Introduction

I) L'écoulement de l'eau et le drainage : organisation des unités de drainage, bassins versants et morphologie des vallées fluviales

A. Le bassin versant et le réseau hydrographique
1. La notion de bassin versant
2. L'organisation et les types de réseaux hydrographiques
3. Le drainage et sa densité
B. Les écoulements
1. Les écoulements : rappels de quelques mécanismes fondamentaux
2. Les types d'écoulements
C. La morphologie des vallées : les formes d'érosion
1. Gorges et canyons
2. Chutes, cataractes et rapides

II) La dynamique sédimentaire : dynamique de transport sédimentaire, morphologie des lits fluviaux, lits mobiles et plaines alluviales

A. Les mécanismes sédimentaires et le transport des particules
1. La charge en solution
2. La charge en suspension
3. La charge de fond
B. Les bilans sédimentaires et l'érosion
1. Le taux de « dégradation spécifique »
2. La notion de bilan sédimentaire
C. La morphologie des lits mobiles et la notion de profils
1. Les différents types de profils
2. Classification des lits fluviaux
3. Les lits à méandres
a. La structure des méandres
b. Les types de méandres
c. Leur évolution
4. Les lits en tresses et en anastomoses

III) Hydrodynamique des systèmes fluviaux : les grands fleuves et leurs régimes hydrologiques

A. Les grands fleuves
1. La taille du bassin versant et la zonation latitudinale
2. L'abondance : apparence et réalité des forts débits
B. Les différents types de régimes hydrologiques
1. Les régimes des fleuves des tropiques humides
2. La dégradation des régimes fluviaux aux marges des tropiques
3. Des latitudes tempérées aux hautes latitudes

Conclusion

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Extraits

[...] Ce dernier fleuve affiche, pour un module de m3/s, des moyennes mensuelles qui vont de 136 m3/s en mars, à m3/s en août, les extrêmes allant de à 41 m3/s ! L'abondance pluviométrique et les contrastes saisonniers peuvent être accentués par l'effet orographique : de l'Indus au Changjiang, les parois montagneuses de l'Himalaya et du Xin Jiang concentrent des précipitations dont la hauteur annuelle peut atteindre jusqu'à 11,4 m (Tcherapoundji sur les pentes du bassin de l'Irrawadi). Mais il existe également des facteurs de modération comme l'eau de fusion nivale ou glaciaire qui soutient les débits hivernaux sur les cours supérieurs des rivières himalayennes. [...]

[...] Il est lié également aux variations eustatiques, c'est-à-dire du niveau de la mer, qui peut par ses variations, redonner de l'énergie aux hydrosystèmes. Enfin, il ne faut pas oublier les sociétés et les hommes qui en aménageant les cours d'eau perturbent le fonctionnement naturel : il bloque la charge sédimentaire en arrière des barrages et réactivent l'érosion en aval du fait d'eaux plus pures - le profil en large ou en travers : c'est celui qui s'intéresse au calibre de la vallée à son organisation : la présence de nombreuses quantités de sédiments ou l'action de l'érosion calibre progressivement au sein d'un équilibre dynamique instable le profil en large de la vallée. [...]

[...] Les écoulements sont souvent variables dans l'espace et dans le temps. C'est sûrement le premier facteur de classement des cours d'eau. On distingue ensuite les cours d'eau à écoulement temporaire quand il y a arrêt au moins une fois dans l'année, puis ensuite les vallées sèches où les écoulements superficiels ont disparu totalement. On distingue principalement deux types d'écoulement de l'eau au sein du système fluvial : o on parle d'écoulement laminaire quand les eaux s'écoulent de façon calme et se décomposent alors en quelque sorte en tranches d'eau ayant chacune des caractéristiques chimiques, et de vitesse particulières. [...]

[...] C'est le cas avec les travertins, dépôts de carbonates qui s'édifient en travers des cours ou des sources. Deux exemples : c'est le cas des sources pétrifiantes des travertins de Pamukkale au sud ouest de la Turquie ou de Höforras en Hongrie (photo 1.5 Ces dépôts sont liés à la présence de sources hydrothermales. Le deuxième exemple est celui des lacs suspendus de Plitvice en Croatie (photo 1.6 Là aussi, les chutes sont liées à des travertins de vallée et à l'action de dépôts de carbonates. [...]

[...] Elles concernant avant tout les grands cours d'eau et indiquent surtout une succession de plusieurs chutes dans un espace relativement cours. o Les rapides : comme leur nom l'indique, ils représentent des secteurs dans le profil en long de la vallée où la vitesse de l'eau s'accélère. Ils sont en rapport avec des secteurs de lits rocheux et traduisent toujours des secteurs de déficit sédimentaire. Ils traduisent également une rupture dans le profil en long de la vallée. Il existe toute une typologie concernant ces secteurs de rapide. [...]

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