Hydrologie des eaux de surface
L'hydrologie des eaux de surface étudie l'eau qui s'écoule et est stockée à la surface du sol, en particulier dans les rivières et les canaux, y compris la manière dont les écoulements sont générés, acheminés et mesurés, et comment les crues extrêmes sont caractérisées.
Definition
L'hydrologie des eaux de surface est la branche de l'hydrologie qui s'intéresse à l'occurrence, au mouvement, à la mesure et aux statistiques de l'eau à la surface de la Terre, principalement l'écoulement fluvial dans les rivières et les canaux, ainsi que les crues et les charges sédimentaires qu'ils transportent.
Scope
Ce domaine couvre l'écoulement en chenal à surface libre et son hydraulique, l'hydrogramme de crue et les régimes d'écoulement des rivières, la caractérisation statistique et physique des crues, ainsi que le transport des sédiments qui façonnent les chenaux. Il se concentre sur l'eau une fois qu'elle est concentrée dans les chenaux et à la surface, tandis que la génération du ruissellement sur les versants est abordée dans les processus de bassin versant et de ruissellement, et l'écoulement souterrain dans l'hydrologie des eaux souterraines.
Sub-topics
Core questions
- Comment l'écoulement fluvial est-il généré, acheminé à travers les chenaux et mesuré ?
- Que révèle la forme d'un hydrogramme sur la réponse d'un bassin versant aux précipitations ?
- Comment les magnitudes des crues et leurs probabilités sont-elles estimées pour la conception et l'évaluation des risques ?
- Comment les rivières en écoulement entraînent-elles et transportent-elles les sédiments et façonnent-elles leurs chenaux ?
Key concepts
- Écoulement fluvial et débit
- Hydraulique à surface libre
- L'hydrogramme de crue
- Durée d'écoulement et régimes hydrologiques
- Fréquence des crues et période de retour
- Transport sédimentaire et géométrie hydraulique
Key theories
- Écoulement en chenal à surface libre et géométrie hydraulique
- L'écoulement fluvial dans les chenaux est décrit par l'hydraulique à surface libre, et la géométrie hydraulique empirique relie la largeur, la profondeur et la vitesse au débit, offrant des descriptions systématiques de la manière dont les chenaux s'adaptent à l'eau qu'ils transportent.
- Analyse des fréquences de crue
- Les magnitudes des crues sont caractérisées statistiquement en ajustant des distributions de probabilité aux débits de pointe annuels, ce qui permet d'obtenir des quantiles de crue et des périodes de retour qui sont à la base de la conception technique et de la gestion des plaines inondables.
Clinical relevance
L'hydrologie des eaux de surface est fondamentale pour la conception des barrages, des ponts, des ponceaux et des réglementations relatives aux plaines inondables, l'exploitation des réservoirs et des approvisionnements en eau, la prévision et l'alerte aux crues, ainsi que la gestion des rivières pour la navigation, l'écologie et la qualité de l'eau.
History
La mesure systématique des débits fluviaux et l'évaluation des rivières se sont développées aux XIXe et XXe siècles parallèlement à l'hydraulique à surface libre ; le milieu du XXe siècle a vu l'émergence de l'hydrogramme unitaire, de l'analyse statistique des fréquences de crue et de la géomorphologie quantitative de Leopold et de ses collègues, qui a lié la forme des chenaux à l'écoulement.
Key figures
- Luna B. Leopold
- Ven Te Chow
- David R. Maidment
Related topics
Seminal works
- dingman2015
- chow1988
- leopold1953
Frequently asked questions
- Comment le débit d'une rivière est-il réellement mesuré ?
- Le débit est généralement déterminé en mesurant la vitesse de l'eau sur une section transversale et en la multipliant par la surface, puis en la reliant à un niveau d'eau enregistré en continu par une courbe de tarage (relation hauteur-débit) afin que l'écoulement puisse être estimé à partir de la seule hauteur.
- Que signifie une crue centennale ?
- Il s'agit d'une magnitude de crue ayant une probabilité estimée de un pour cent d'être égalée ou dépassée au cours d'une année donnée, dérivée de l'analyse des fréquences de crue ; c'est une déclaration de probabilité, et non une garantie que de telles crues ne se produisent qu'une fois par siècle.