E6 Ruissellement de surface et génération de débit

Topique

Le ruissellement de surface correspond à l'écoulement de l'eau à la surface du sol jusqu'à atteindre les cours d'eau du bassin versant. Il est généré par deux mécanismes principaux : le ruissellement hortonien, déjà mentionné dans la section sur l'infiltration, se produit lorsque l'intensité des précipitations dépasse la capacité d'infiltration du sol ; le ruissellement par saturation, quant à lui, se produit lorsque le sol est déjà saturé et que la nappe phréatique atteint la surface, générant un ruissellement même en cas de faibles précipitations. La combinaison du climat, de la texture du sol et de son humidité initiale détermine lequel de ces deux mécanismes prédomine lors de chaque épisode pluvieux.

L'hydrogramme unitaire est la fonction de transfert spécifique à chaque bassin versant : il décrit la réponse du débit de ce bassin versant à un millimètre de ruissellement efficace réparti uniformément sur une période de pluie unitaire. C'est précisément cette fonction qui transforme les précipitations efficaces tombant sur le bassin versant en débit mesuré à l'exutoire de ce même bassin. La convolution de cet hydrogramme unitaire avec les précipitations réelles d'un événement donné produit l'hydrogramme de crue, décrit dans un autre document de cette série. Le temps de concentration, défini comme le temps nécessaire aux précipitations au point le plus éloigné du bassin pour atteindre l'exutoire, détermine précisément la durée de cet hydrogramme unitaire.

La séparation des différentes composantes d'un hydrogramme permet de distinguer l'écoulement direct, le ruissellement de surface le plus rapide, qui se produit en quelques heures, et l'écoulement de base, le débit provenant des eaux souterraines, décrit dans la section consacrée aux aquifères et qui se produit beaucoup plus lentement, sur plusieurs jours, voire plusieurs mois. L'analyse des courbes de décrue de cet écoulement de base permet également de quantifier la capacité de stockage de l'aquifère qui l'alimente et son débit – les mêmes propriétés qui étaient précédemment liées à la transmissivité et au coefficient d'emmagasinement de l'aquifère.

Le comportement attendu de cette génération d'écoulement comprend des hydrogrammes de crue dont le temps de montée est inversement proportionnel à la taille du bassin et directement proportionnel à l'intensité des précipitations qui les ont générées. Ainsi, depuis les deux mécanismes de génération par lesquels ce document commence jusqu'à la proportionnalité du temps de pointe par laquelle il se conclut, en passant par l'hydrogramme unitaire, le temps de concentration et la séparation entre débit direct et débit de base, le ruissellement de surface et la génération de débit garantissent que chaque goutte de pluie qui tombe sur un bassin devient finalement le débit mesuré à la sortie de ce même bassin.

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