Séparation des composants de ruissellement, écoulement de base et hydrogramme complexe
Lisez cet article pour en savoir plus sur la séparation des composants des eaux de ruissellement, du débit de base et de l'hydrogramme complexe.
Séparation des composants de ruissellement:
En raison de la complexité des processus de ruissellement, il est difficile de séparer avec précision les différentes composantes du ruissellement total. Cependant, profitant du fait que les processus de ruissellement obéissent généralement à la loi de flux exponentielle, divers composants de ruissellement peuvent être séparés de manière approximative mais avec une utilité pratique.
L'analyse hydrographique présentée précédemment fournit une base solide pour une telle séparation. Lorsqu'un hydrogramme typique à un seul sommet est tracé sur un papier semi-rondin avec les valeurs de débit à l'échelle logarithmique en ordonnée, différentes parties de l'hydrogramme deviennent plus prononcées et sont indiquées par des lignes droites.
En prolongeant la ligne de segment de départ (5-6) en arrière jusqu’à un point (7) situé verticalement au-dessous du deuxième point d’inflexion (4) et reliant ce point au point (2), la composante de ruissellement des eaux souterraines peut être séparée du total ruissellement (Fig. 4.5).
L'hydrogramme des eaux de ruissellement (2 ′ - 5 ′ - 6 ′) représentant le total des eaux de ruissellement et les écoulements rapides sous la surface peut maintenant être tracé. L'utilisation d'un composant de ruissellement sous-surface similaire peut également être séparée en rallongeant 5 '- 6' en arrière jusqu'au point (8) situé verticalement sous le point (4). La courbe (2 ′ - P - 6 ") donne maintenant un hydrogramme de ruissellement. Ainsi, une procédure pas à pas peut être adoptée pour séparer divers composants du ruissellement total.
Séparation du flux de base:
La procédure de séparation pas à pas susmentionnée n'est généralement pas nécessaire, car un ruissellement rapide sous la surface contribue également au ruissellement direct. En pratique, la séparation des flux de base est effectuée de manière arbitraire. Dans la plupart des cas, le débit de base constitue un faible pourcentage du débit de pointe critique et les erreurs pouvant être impliquées dans une détermination arbitraire ne sont pas significatives. Il est déjà mentionné que
Débit de base = ruissellement GW + ruissellement retardé de la sous-surface
Un moyen simple de séparer le débit de base du ruissellement direct consiste à tracer une ligne droite à partir du point (2), en référence aux fig. 4.4 et 4.6, en un point arbitraire (5) sur la partie inférieure de la récession ou la branche descendante de l'hydrogramme. La ligne de séparation est représentée par une ligne pointillée (i) sur la figure 4.6.
Tout en traçant la ligne, veillez à ce que la ligne de séparation ne soit ni trop longue ni trop haute. Dans le cadre de ces contraintes, une ligne raisonnable peut être ajustée de manière arbitraire pour séparer le flux de données. Comme guide approximatif pour choisir le point (5) sur la partie inférieure de la branche de récession où l'écoulement direct s'arrête et au-delà duquel seul l'écoulement d'eaux souterraines existe suivant l'équation:
N = 0, 8 A 0, 2
où N est le nombre de jours après le pic de l'hydrogramme
et A est l'aire de drainage en km 2 .
Cette méthode de localisation du point d'arrêt du ruissellement direct est ad hoc et ne devrait être adoptée qu'à titre indicatif pour la sélection du point par inspection visuelle de l'hydrogramme. Pour séparer le flux de base, deux autres concepts différents peuvent également être avancés.
Ils sont les suivants:
(i) Lorsque le niveau de la rivière commence à monter rapidement en raison de l’augmentation du débit terrestre, l’écoulement des eaux souterraines dans le ruisseau diminue. À ce stade, en raison de la différence de niveau d'eau, l'eau du ruisseau s'écoule dans le sol et crée ce qu'on appelle le stockage en banque. Après un certain temps, lorsque le niveau de la rivière commence à descendre sous la nappe phréatique, le ruissellement des eaux souterraines commence à augmenter et le stockage de la berge s'épuise. La ligne de séparation de l'écoulement de base sur ce concept est représentée par une ligne pointillée
(ii) Dans la Fig. 4.6. Pour obtenir le segment d’approche de la ligne de séparation, il est prolongé jusqu’à un point situé verticalement au-dessous du point P. L’inconvénient de ce concept est que, bien que le raisonnement semble justifié, il n’est pas possible de localiser le point de départ du ruissellement des eaux souterraines ni la pente de la récession ou augmentation de la contribution du flux de base peut être correctement donnée. Cette méthode est donc également arbitraire.
(ii) Selon ce concept, il est plus justifié de prolonger le segment de départ du membre de récession vers l'arrière jusqu'à un point situé verticalement au-dessous du point d'inflexion du membre de récession afin de séparer le flux de base. La ligne de séparation du flux de base est représentée par une ligne en pointillé.
(iii) Dans la Fig. 4.6. Ce type de séparation est valable lorsque le terrain est extrêmement poreux et que les eaux souterraines sont abondamment disponibles et atteignent rapidement le cours d'eau. Étant donné que de tels terrains (par exemple, des terrains calcaires) ne sont pas toujours satisfaits, ce concept n’est généralement pas applicable. Compte tenu de tous les éléments, la première méthode de tracé de la ligne de séparation droite du point 2 au point 5 semble bien pratique.
Séparation de l'hydrogramme complexe:
L'analyse des hydrogrammes simples à un seul pic a été décrite dans les paragraphes précédents. On peut noter que la production d’un tel hydrogramme nécessite une tempête intense isolée de telle nature qu’elle ne soit suivie d’une autre tempête de pluie que lorsque le ruissellement direct a quitté le bassin versant. Cependant, dans la pratique, une tempête intense est souvent suivie d'une autre tempête après un court intervalle. Ce type de précipitations génère un hydrogramme à plusieurs pics ou complexe, comme illustré à la Fig. 4.7.
Dans de tels cas, pour calculer le ruissellement direct causé par chaque rafale de pluie, il est nécessaire de séparer deux pics d'hydrogramme et de définir deux hydrogrammes simples à un seul pic. Ceci peut être réalisé en projetant la branche de récession courte (P-4) du premier hydrogramme, comme indiqué à la Fig. 4.7. Cette projection est prise jusqu'au point (5) dont l'emplacement est donné par la distance N (= 0, 8 A 0, 2 ) en abscisse à partir du point P. L'écoulement de base est séparé de manière arbitraire habituelle. Le flux de base du deuxième hydrogramme est séparé en prolongeant le segment de départ vers l'arrière, comme indiqué par la ligne pointillée 6 - 7 de la Fig. 4.7.
