Hydrologie continentale

Sommaire et contenu du livre "Hydrologie continentale"

Table des matières Avant-propos Introduction Chapitre 1 3 Le cycle de l'eau et la notion de bilans en hydrologie 5 Le cycle de l'eau et les principes de calcul du bilan en hydrologie 5 ~~~~ 5 Les principes de calcul du bilan en hydrologie 7 L'échelle d'espace des bilans hydrologiques: le bassin versant 9 L'échelle de temps des calculs de bilans: le déroulement de l'année hydrologique 10 Choix d'une échelle de temps 10 L'hiver hydrologique 12 Lëté hydrologique 12 Le bilan hydrologique, outil pour l'étude des fonctionnements hydrologiques 13 Intérêt de la méthode 13 Bassins représentatifs, bassins expérimentaux 14 Problèmes et limites des méthodes de bilans 17 Conclusion 17 Bibliographie 18 PREMIÈRE PARTIE LA PHASE AÉRIENNE DU CYCLE DE L'EAU 19 Les précipitations 21 Introduction et définitions 21 Origines et caractéristiques des précipitations 22 Mécanismes de genèse des précipitations 22 Les différents types de précipitations 25 Importance du type de précipitations dans les études hydrologiques 28 L'inégale répartition des précipitations dans l'espace et dans le temps 30 Inégale répartition dans l'espace 30 Inégale répartition des pluies dans le temps 33 La mesure de la hauteur d'eau précipitée 35 Les pluviomètres: problèmes de captation 36 Pluviographes 37 Pluie « météorologique» et pluie « hydrologique» 41 La mesure des phénomènes extrêmes 41 Pluie maximale probable 42 Estimation de la pluie régionale 45 Mise au point d'un réseau de pluviomètres 45 Intégration spatiale des données ponctuelles 46 Mesures radar ou satellitales 49 Analyses statistiques des données de précipitations 52 Contrôle et homogénéisation des données pluviométriques: méthode des doubles cumuls 52 Étudefréquentielle des pluies 53 La neige 58 Hauteur de neige 58 Fonte de la neige 59 Conclusion 60 Bibliographie 60 Chapitre 2 L'interception 64 Introduction et définitions 64 Les résultats des mesures: valeurs de l'interception Le rôle de l'interception dans le fonctionnement Les pertes résultant de l'interception 65 Facteurs liés à la végétation 66 Facteurs météorologiques 67 Mesures et modélisation de l'interception 70 Mesures directes 70 Méthodes indirectes 72 Modélisation de l'interception 73 pour différents types de couverts 76 Interception par la végétation forestière 77 Interception des pelouses et des landes 81 Interception des plantes cultivées 81 Interception des zones urbanisées 82 Interception de la neige 82 L'interception « horizontale» : brouillards et rosée 84 Les brouillards 84 La rosée 86 hydrologique des bassins versants 87 Modification de la répartition spatiale des précipitations et de l'impact des gouttes de pluie 87 Conséquences de l'interception sur les bilans hydrologiques 88 D'où vient l'énergie? 91 Interception et modification du bilan hydrologique 92 Conclusion 93 Bibliographie 94 Chapitre 3 Évaporation et évapotranspiration 99 Introduction et définitions 99 Les processus physiques de l'évaporation 100 L'évaporation a besoin d'énergie 100 Pression partielle et pression de vapeur saturante 101 Déficit de saturation et humidité relative 103 L'évaporation à partir d'une nappe d'eau libre 104 Facteurs météorologiques 105 Facteurs liés aux caractéristiques physiques de la masse d'eau considérée 107 Le cas de la neige {sublimation} 109 L'évaporation à partir d'un sol nu 110 Importance de la teneur en eau du sol 110 Capillarité 111 Couleur du sol et albédo 11 2 L'évaporation à partir d'un sol couvert de végétation 112 Processus physiques de la transpiration végétale 11 3 Évapotranspiration, évapotranspiration potentielle, évapotranspiration réelle et évapotranspiration maximum 116 Facteurs intervenant dans l'évapotranspiration d'un sol couvert par la végétation 119 Mesures et modélisation de l'évapotranspiration 125 'Mesures del'Etp 125 Modélisation et calcul de l'Etp 126 Mesures de l'Etr 133 Du calcul de l'Etp à l'estimation de l'Etr 137 Différentes valeurs de l'évaporation et de l'évapotranspiration 140 Différentes valeurs de l'évaporation d'une nappe d'eau libre; Etp 140 Différentes valeurs de l'évaporation d'un sol nu 141 Différentes valeurs de l'évapotranspiration d'un sol végétalisé ; Etr 142 Conclusion 145 Bibliographie 146 DEUXIÈME PARTIE LA PHASE SOUTERRAINE DU CYCLE DE L'EAU 149 Chapitre 4 L'eau du sol 153 Introduction 153 L'eau et le sol 154 Les différents types de liaisons entre l'eau et le sol 156 Lesforces de rétention de l'eau dans le sol 158 « Courbes caractéristiques' et hystérésis 160 Valeurs caractéristiques et réserve hydrique 162 Chapitre 5 Chapitre 6 Bases théoriques de la circulation de l'eau dans le sol 167 Potentiel hydrique total et état énergétique de l'eau dans le sol 167 Principes généraux de la circulation de l'eau dans les sols non saturés 169 Perméabilité et conductivité hydraulique 171 Circulation de l'eau dans les sols et reconstitution des réserves en milieu « naturel» 173 Capacité d'infiltration ou « infiltrabilité » 173 Circulation de l'eau en milieu naturel pendant la phase d'infiltration 174 Rythme annuel de la réserve hydrique 178 Mesures de la teneur en eau d'un sol 183 Mesures stationnelles 183 Mesures globales à distance: radar et images satellitales 191 Conclusion 193 Conclusion 193 Bibliographie 195 l'eau des nappes 197 Introduction 197 Les différents types de nappes 199 Aquifères, aquitards et aquicludes 199 Nappes libres et nappe~ captives 200 L'emmagasinement de l'eau dans les nappes 205 Porosité, porosité de drainage et coefficient d'emmagasinement 205 Différences de comportement des nappes libres et captives 209 Bilan de nappe 212 Écoulement des nappes 224 La loi de Darcy, expression des conditions dëcoulement dans la nappe 225 La conductivité hydraulique à saturation 227 Les écoulements des nappes vers les cours d'eau. Loi de Maillet 229 Conclusion 231 Bibliographie 232 TROISIÈME PARTIE TRANSFERTS À L'ÉCHELLE DES VERSANTS ET DU BASSIN VERSANT 235 De l'eau qui tombe à l'eau qui s'écoule 237 Introduction et définitions 237 Historique des idées concernant la genèse des crues 240 Principaux facteurs responsables du ruissellement 244 Ruissellement à partir de sols non saturés: ruissellement « hortonien » et états de surface 245 Ruissellement à partir de sols saturés: le concept d'« aires contributives saturées» 253 Du ruissellement sur les versants aux écoulements de crue: complexité du fonctionnement à l'échelle du bassin versant 259 Relations entre ruissellements et écoulements rapides 259 Complexité dufonctionnement à lëchelle du bassin versant 266 Importance de l'identification des processus 271 Pour la prévision et la prévention des crues 271 Pour lëtude des conséquences des activités humaines 273 Conclusion 273 Bibliographie 274 Chapitre 7 Mesures et modélisation des écoulements 279 Introduction 279 La mesure des écoulements dans les cours d'eau 279 La station de jaugeage 279 La mesure des débits instantanés: les jaugeages 285 Relation hauteur 1 débit: la courbe de tarage 289 Le suivi des hauteurs d'eau 291 Transfert, dépouillement et contrôle des données 294 Estimation des débits en l'absence de mesures 296 Conclusion 297 Modélisation des relations pluies-débits 297 Introduction: Intérêt et limites de la modélisation en hydrologie 297 Différents types de modèles en hydrologie 299 Les modèles GR 301 « TopModel» 306 Modèle « conceptuellement réaliste» 309 Un exemple d'utilisation des modèles: simulation des conséquences hydrologiques des actions anthropiques 313 Conclusion 316 Bibliographie 317 QUATRIÈME PARTIE CONSÉQUENCES DES ACTIVITÉS HUMAINES SUR LE CYCLE DE L'EAU 323 Chapitre 8 Barrages réservoirs et grands aménagements hydrauliques 325 Barrages réservoirs 325 Modifications des rythmes de débits 328 Modifications des bilans dëcoulement annuel 335 Grands projets et problèmes politiques 337 Transferts à lëchelle continentale; le projet Sibaral 337 Conflits d'intérêts et problèmes frontaliers 339 Transfert des eaux du Rhône pour alimenter Barcelone 342 Les transferts d'eau virtuelle, une solution au moins partielle? 342 Conclusion 343 Biliographie 344 Chapitre 9 Conséquences sur le cycle de l'eau des changements d'usages dans l'espace du bassin versant 346 Introduction 346 Urbanisation et endiguement des berges 347 Urbanisation 347 Endiguements 349 Conclusion 351 Modifications des pratiques agricoles 351 Intensification des systèmes de production 351 Déprise agricole 354 Pratiques et aménagements anti-érosifs 354 Irrigation 356 Importance des prélèvements 356 Les différents systèmes d'irrigation 359 Conséquences sur les écoulements 361 SaLinisation des sols 366 Drainage agricole 366 Introduction 366 Considérations théoriques 367 Conséquences à lëcheLLe de la parceLLe 368 À lëcheLLe du bassin: importance des travaux d'assainissement agricole 372 Le cas particulier des sols tourbeux 372 Conclusion 375 Conclusion 376 Bibliographie 376 Chapitre 10 Rôle hydrologique de la végétation: boisement, déboisement 382 Introduction 382 Conséquences de la forêt sur l'abondance des écoulements 384 État des connaissances 385 La difficile démarche expérimentale 386 Comment la forêt intervient sur le cycle de l'eau? 390 Laforêt réduit lëcoulement annuel: valeurs proposées par la Littérature 399 Conséquences'de la forêt sur les rythmes d'écoulement 402 Sur les crues 402 La forêt, soutien d'étiage? 410 Conclusion 412 Bibliographie 413 Conclusion de la quatrième partie 422 Conclusion générale 423 Table des figures 425 Table des tableaux 430 Index 431