Processus des bassins versants et du ruissellement
Les processus des bassins versants et du ruissellement portent sur la manière dont les précipitations et la fonte des neiges sur un bassin versant sont réparties en infiltration, stockage et ruissellement, et comment ce ruissellement est concentré et acheminé vers l'exutoire.
Definition
Les processus des bassins versants et du ruissellement sont l'ensemble des mécanismes physiques par lesquels les précipitations tombant sur un bassin de drainage sont réparties, stockées et transmises sous forme de ruissellement vers l'exutoire du bassin, considérés à l'échelle du versant et du bassin versant.
Scope
Ce domaine couvre les mécanismes de versant qui génèrent l'écoulement fluvial, le cadre de l'hydrogramme unitaire qui relie les précipitations à l'hydrogramme de crue résultant, la structure géomorphologique des bassins versants et l'acheminement de l'écoulement à travers ceux-ci, ainsi que le cas particulier de l'accumulation et de la fonte des neiges. Il fait le lien entre les processus diffus de la surface terrestre et les écoulements concentrés traités dans le cadre de l'hydrologie de surface.
Sub-topics
Core questions
- Par quels mécanismes les précipitations deviennent-elles un écoulement fluvial sur un versant ?
- Comment l'hydrogramme unitaire relie-t-il les précipitations efficaces à l'hydrogramme de ruissellement ?
- Comment la forme du bassin, le réseau de drainage et l'acheminement contrôlent-ils le moment de l'écoulement ?
- Comment l'accumulation et la fonte des neiges régissent-elles le ruissellement dans les régions froides et montagneuses ?
Key concepts
- Capacité d'infiltration et écoulement de surface (overland flow)
- Excès de saturation (saturation-excess) et zones sources variables
- L'hydrogramme unitaire et la convolution
- Réseau de drainage et géomorphologie du bassin
- Acheminement de l'écoulement et temps de concentration
- Accumulation et fonte des neiges
Key theories
- Écoulement de surface par excès d'infiltration (Hortonien)
- Lorsque l'intensité des précipitations dépasse la capacité d'infiltration du sol, l'excédent ruisselle à la surface ; le concept de Horton a lié la capacité d'infiltration à la génération du ruissellement de crue et a dominé la pensée initiale sur les relations pluie-débit.
- Excès de saturation et zones sources variables
- Dans de nombreux bassins versants humides et végétalisés, le ruissellement est généré là où le sol devient saturé par le bas, de sorte que le ruissellement de crue provient de zones sources partielles ou variables en expansion plutôt que de manière uniforme sur l'ensemble du bassin.
- L'hydrogramme unitaire
- L'hydrogramme unitaire traite le bassin versant comme un système linéaire dont la réponse à une unité de précipitations efficaces peut être convoluée avec une séquence de précipitations pour prédire l'hydrogramme de ruissellement, un outil fondamental de l'hydrologie appliquée des bassins versants.
Clinical relevance
La compréhension de la génération du ruissellement est essentielle pour la prévision des crues, la conception des systèmes de gestion des eaux pluviales et de drainage, l'estimation du rendement en eau des bassins versants, l'évaluation des effets hydrologiques des changements d'utilisation des terres et de la forêt, et la gestion des ressources en eau alimentées par la fonte des neiges.
History
La théorie de l'infiltration de Horton des années 1930 a conceptualisé le ruissellement comme un excès d'infiltration (infiltration excess) ; des études de terrain dans les années 1960 et 1970, notamment par Hewlett et Dunne, ont révélé le ruissellement par excès de saturation (saturation-excess) et par zones sources variables (variable-source-area) dans les bassins versants humides, remodelant la compréhension de la manière dont les bassins versants génèrent l'écoulement fluvial et éclairant les modèles distribués ultérieurs.
Debates
- Mécanisme dominant de génération du ruissellement
- Les hydrologues ont débattu pour savoir si le ruissellement de crue est dominé par l'écoulement de surface par excès d'infiltration (Hortonien) ou par l'excès de saturation et l'écoulement souterrain de crue (subsurface stormflow) provenant de zones sources variables ; il est maintenant reconnu que le mécanisme dominant dépend du climat, des sols, de la végétation et de l'utilisation des terres.
Key figures
- Robert E. Horton
- Thomas Dunne
- Keith J. Beven
Related topics
Seminal works
- dingman2015
- horton1933
- dunne1970
Frequently asked questions
- Pourquoi toutes les précipitations ne s'écoulent-elles pas dans les rivières ?
- Une grande partie des précipitations s'infiltre dans le sol, est interceptée par la végétation ou est stockée dans des dépressions, et une grande partie s'évapore ou transpire par la suite ; seule la portion qui dépasse l'infiltration et le stockage, ou qui émerge des zones saturées, devient un écoulement fluvial.
- Qu'est-ce qu'un bassin versant ?
- Un bassin versant est la zone terrestre qui draine toutes les précipitations qui y tombent vers un exutoire commun, tel qu'un point sur une rivière ; c'est l'unité spatiale fondamentale pour l'analyse du ruissellement et du bilan hydrique.