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UNIVERSITE DE KINSHASA
FACULTE DES SCIENCES
AGRONOMIQUES
DEPARTEMENT DE GESTION DES RESSOURCES NATURELLES OPTION :
SOL ET EAU
B. P. 117. Kinshasa XI
Etude de la réponse hydrologique du bassin
versant de la Funa lors d'un évènement pluvieux
:
Analyse des hydrogrammes des crues
TIKA ASAKUAU Sylave (
sylavetika243@gmail.com)
00243
__
811885558 /899319946
Mémoire présenté et défendu
en vue de l'obtention du Titre
d'Ingénieur Agronome
Directeur : Prof. Dr. Ir. Jean Ndembo Longo
Année Académique 2012-2013
2013-
2014
Etude de la réponse hydrologique du bassin versant
de la Funa lors d'un évènement pluvieux : Analyse des
hydrogrammes des crues
Tika Asakuau Sylave Page 2
Table des matières
Table des matières 1
Liste des figures 5
Liste des tableaux 6
Liste des abréviations 6
Remerciements 7
Résumé 8
Introduction 9
1. Problématique 10
2. Hypothèse 10
3. Objectifs 11
3.1. Objectif global 11
3.2. Objectifs spécifiques 11
4. Intérêt du travail 11
5. Délimitation du sujet 11
6. Subdivision du travail 12
Chapitre I. Revue de la Littérature 13
I.1. Genèse du phénomène de la pluie 13
I.2. Types d'événements pluvieux 14
I.2. 1. Précipitation par convection 14
I.2. 2. Précipitation orographique 14
I.2. 3. Précipitation cyclonique 15
I.2.4. Caractérisation des événements
pluvieux 15
I.3. Bassin versant 15
I.3.1. Paramètres caractéristiques du bassin
versant 15
I.3.2. Caractéristiques physiques et leurs influences sur
l'écoulement des eaux 17
I.4. Régimes hydrologiques d'un bassin versant 18
I.5. Caractéristiques d'une station hydrométrique
19
I.6. La signature fonctionnelle des Bassins Versants :
L'hydrogramme de séparation des écoulements
21
I.7. Choix de la méthode de séparation des
écoulements 22
Chapitre II. Milieu d'étude, Matériel et
Méthodes 24
II.1. Milieu d'étude 24
II.1.1. Description du bassin versant sous étude 24
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Etude de la réponse hydrologique du bassin versant
de la Funa lors d'un évènement pluvieux : Analyse des
hydrogrammes des crues
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II.1.2. Délimitation du milieu d'étude 24
II.1.3. Climat 25
II.1.4. La végétation 26
II.1.5. Principaux affluents de la zone d'étude 26
II. 2. Matériel 27
II.2.1. Les images satellitaires et les photos 27
II.2.2. Les données pluviométriques 27
II.2.3. Données limnimétriques 27
II.3. Méthodes 27
II.3.1. La documentation 27
II.3.2. Le SIG et la Télédétection 27
II.3.3. Méthodologie pour le développement des
hydrogrammes 28
II.3.4. Méthodologie pour la mesure des débits
28
Chapitre III. Résultats et Discussion 30
III.1. Caractéristiques géomorphologiques 30
III.1.1. Relief et topographie 30
III.1.2. Altitude du bassin 30
III.1.3. La courbe hypsométrique 31
III.1.4. Indice de forme 32
III.1.5. Indice de compacité 32
III.1.6. La pente 33
III.2. Description du réseau hydrographique et de
drainage 34
III.2.1.Densité hydrographique 34
III.2.3.Rapport de bifurcation de la rivière Funa 35
III.2.4. Sens de l'écoulement du Bassin versant de la
Funa 36
III.4. L'occupation du sol de Funa 37
III.5. Occupation administrative du Bassin versant de la Funa
38
III.5. Réponse hydrologique du bassin versant de la
Funa 40
III.6. Caractéristiques de la section de mesure 41
III.7.Caractéristiques des hydrogrammes du Bassin de
Funa 42
III.7.1. L'averse du 19 Novembre 2013 42
III.7.2. L'averse du 20 Novembre 2013 44
III.7.3. L'averse du 22 Novembre 2013 46
III.7.4. La réponse hydrologique du bassin versant de
la Funa 48
III.7.5. Calcul de la lame d'eau ruisselée et du volume
d'eau 49
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Etude de la réponse hydrologique du bassin versant
de la Funa lors d'un évènement pluvieux : Analyse des
hydrogrammes des crues
Conclusion et Suggestions 51
Références Bibliographiques 52
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de la Funa lors d'un évènement pluvieux : Analyse des
hydrogrammes des crues
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Liste des figures
Figure 1. Genèse du phénomène de la pluie
12
Figure 2. La signature fonctionnelle des bassins versants
20
Figure 3. Choix de la méthode de séparation des
écoulements 20
Figure 4. Les limites du bassin versant de la Funa 23
Figure 5. Pluies annuelles de 2003-2013 à la station de
Mbinza 24
Figure 6. Mesure de débit 27
Figure 7. Modèle Numérique de Terrain 30
Figure 8. Courbe hypsométrique du bassin versant de la
Funa 29
Figure 9. Carte des pentes de la Funa 31
Figure10. Carte du réseau hydrographique du bassin
versant de la Funa 32
Figure 11. Carte du sens de l'écoulement du bassin
versant de la Funa 34
Figure 12.Carte de l'occupation du sol du bassin versant de la
Funa 36
Figure 13a et b. Habitation à moins de 1 m de la Funa
37
Figure 14 Courbe de tarage de la rivière Funa pour du
mois d'octobre 2013 à janvier
2014 39
Figure 15. Hyétogramme de la pluie du 19 Novembre 2013
40
Figure 16. Caractéristiques de la pluie du 19 Novembre
2013 41
Figure 17. Hydrogramme de la pluie du 19 Novembre 2013 42
Figure 18. Hyétogramme de la pluie du 20 Novembre 2013
42
Figure 19. Caractéristiques de la pluie du 20 Novembre
2013 43
Figure20. Hydrogramme de la pluie du 20 Novembre 2013 43
Figure 21. Hyétogramme de la pluie du 22 Novembre 2013
44
Figure 22. Caractéristiques de la pluie du 22 Novembre
2013 44
Figure 23 et 24. Hydrogramme de la pluie du 22 Novembre 2013
45
Figure 25 et 25 La Funa avant et pendant la crue 49
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Etude de la réponse hydrologique du bassin versant
de la Funa lors d'un évènement pluvieux : Analyse des
hydrogrammes des crues
Liste des tableaux
Caractéristiques géomorphologiques 15
Caractéristiques agro-pédo-géologiques 15
Classes d'occupation du sol 35
Présentation des communes concernées par notre zone
d'étude 37
Hauteurs d'eau et débits correspondants 38
Caractéristiques de la section de mesure 40
Résumé des caractéristiques des hydrogrammes
des crues 47
Caractéristiques générales des
évènements pluvieux de 19, 20 et 22 Novembre 2013
47
Débits, lame d'eau ruisselée et volume d'eau pour les
évènements pluvieux de 19, 20 et 22
Novembre 2013 49
Liste des abréviations
ERAIFT : Ecole Régionale d'Aménagement
Intégré des Forets d'Afrique Tropicale
CGEA-CREN/K : Commissariat Général à
l'Energie Atomique-Centre Régional d'Etudes
Nucléaires de Kinshasa
BEAU : Bureau d'Etude d'Aménagement et Urbanisme
INRB : Institut National des Recherches Biologiques
METTELSAT : Météorologie par
Télédétection et Satellite
MNT : Modèle Numérique de Terrain
MNA : Modèle Numérique d'Altitude
OSFAC : Observatoire Satéllitale des Forets d'Afrique
Tropicale
SRTM: Shuttle Radar Topography Mission.
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de la Funa lors d'un évènement pluvieux : Analyse des
hydrogrammes des crues
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Remerciements
Je suis reconnaissant au professeur Jean NDEMBO LONGO d'avoir
accepté la direction de mes travaux de fin d'étude. Je tiens
à lui exprimer ma gratitude pour le temps qu'il a consacré
à l'encadrement de cette recherche et pour sa patience à
l'égard de mes difficultés initiales avec le langage technique.
Merci pour la confiance qu'il m'a accordée, concernant au tant mes
travaux de mémoire que les enseignements.
Je remercie également le personnel du laboratoire de
physique du sol et d'hydrologie du CGEA/CREN-K d'avoir accepté de
prendre en charge mon encadrement avec beaucoup de sympathie et de bonne
humeur, mais aussi du caractère. Toute ma gratitude va aussi aux
responsables de l'OSFAC pour m'avoir fourni du matériel (images
satellitaires et logiciels) et ceux de METTELSAT pour les données
pluviométriques. Ma reconnaissance va également aux professeurs
du Département de Gestion des Ressources Naturelles de la Faculté
des Sciences Agronomiques où j'ai acquis mes connaissances en
hydrologie.
Merci à ma famille pour sa compréhension et sa
présence toujours encourageante. Je pense particulièrement
à mes parents, qui ont su éveiller en moi le goût
d'apprendre et d'aller toujours plus loin. Je dis en premier lieu un grand
merci à mon père Calex MAKIESE MASIYA et à ma mère
chérie Marie LUMBUESA SANGANA pour leur soutien sur tous les plans et
pour leur chaleureuse affection. Je remercie aussi mes frères et soeurs
notamment Guylain Nsangu, Tonton Batshi, Gloire Kumbu, Nacha Bakisololo, Sardou
Makiese, Shella Makiese, Mathy Makiese et Hilda Muntu, sans oublier mes cousins
et cousines Gide Gedeon, Gradie Koke, Soraya Kiata, Nathan Koke, Gedéon
kiata, Chaddec Batshi, etc. Je remercie mes tantes et mes oncles et leurs
époux (ses) Sunda, Marie José, Yvette Luf, Monique Wensa, Betty
Luf, Béguine Luf, Antho Lumbuesa, Lesaint TM et Bruno Luf.
Enfin, je remercie mes amis de tous les temps Junhor Ngoma,
Guevra LK, Dickson Bunga, Héritier Nkoy, Destin Keba, Gladys Bolenge,
Yanick Bofukia, Julien Okeke, Chacha Nkietama, Mamie Ngalula, Gina Kankonde,
Trésor Nsuadi, Christian kiese, Anicet Kiazayawoko, Héritier Kaki
et mon vieux Al Mukendi. Pour finir, je remercie les familles Lumbuesa,
Lufiengenesa, Koke, Makiese et Badikula. Je pense à tous ceux qui ont
été là à différents moments, de près
ou de loin. Une pensée spéciale à ma grand-mère
Kumbu Sidonie.
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Etude de la réponse hydrologique du bassin versant
de la Funa lors d'un évènement pluvieux : Analyse des
hydrogrammes des crues
Résumé
Le bassin versant étudié dans le cadre de ce
travail est celui de la Funa. Il est situé en pleine ville de Kinshasa
et est soumis à une forte anthropisation, à l'instar de tout
autre bassin urbain, et souffre de problèmes de gestion des ressources
en eau. En effet, les crues récurrentes dans le bassin versant de la
Funa constituent un risque pour toutes les composantes dudit bassin versant,
car les débordements qui y ont lieu tous les ans causent des pertes en
vies humaines et des dégâts matériels
considérables.
Ainsi, l'étude entrepris dans le cadre de ce
mémoire a consisté à décrire la réponse
hydrologique du bassin versant de la Funa lorsqu'il est soumis à un
évènement pluvieux à partir des informations issues des
hydrogrammes générés par les évènements
pluvieux des 19, 20 et 22 Novembre 2013.
En effet, l'analyse de ces hydrogrammes a
révélé que le temps moyen de base du bassin versant de la
Funa était de 9,97 heures ; le temps moyen de concentration de 5,63
heures et le temps moyen de décrue de 4,33 heures pour un débit
de crue moyen de 15,98 m3/s, contre un débit régulier
moyen de 3,35m3/s.
Cette analyse révèle donc que la réponse
hydrologique du bassin versant de la Funa est rapide (30 minutes) grâce
aux faibles distances de drainage, à la présence des rejets
drainant les surfaces imperméabilisées dans la partie aval et
à l'importance du ruissellement. Cela confirme enfin l'hypothèse
selon lequel le bassin versant de la Funa étant de forme
allongée, est caractérisée par une réponse
hydrologique du type de bassin arrondi se traduisant par des hydrogrammes de
forme en cloche.
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Etude de la réponse hydrologique du bassin versant
de la Funa lors d'un évènement pluvieux : Analyse des
hydrogrammes des crues
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Introduction
Le bassin versant est l'unité de gestion pertinente du
territoire d'un point de vue hydrologique, écologique et
géomorphologique. Il est le cadre analytique à considérer
pour toute prise de décision en matière d'aménagement et
d'étude hydrologique. Mais le bassin versant est une unité
complexe : l'ensemble des composantes du cycle hydrologique y est
représenté et des facteurs anthropiques perturbateurs s'y
ajoutent souvent (Chorley, 1969).
L'étalement urbain croissant augmente la pression sur
les eaux des zones situées en périphérie des grandes
villes. Le fonctionnement hydrologique des bassins versants est modifié,
notamment par l'imperméabilisation des surfaces, par la concentration
des écoulements dans les réseaux d'assainissement et par les
autres changements morphologiques et topologiques qui caractérisent les
bassins urbains. Ces phénomènes et les pollutions qui y sont
associées ont des conséquences importantes comme par exemple
l'altération chimique et biologique des cours d'eau. Ils peuvent
également aggraver les risques d'inondations, d'érosion et de
sécheresse de la région (Chorley, 1969).
L'analyse du comportement hydrologique d'un bassin versant
(système hydrologique) s'effectue le plus souvent par le biais de
l'étude de la réaction hydrologique du bassin face à une
sollicitation (la précipitation). Cette réaction est
mesurée à l'exutoire du système hydrologique par
l'observation d'un hydrogramme qui n'est autre que la représentation de
l'évolution du débit Q en fonction du temps t. La vitesse de
réaction et son intensité sont fonction du type et de
l'intensité de la précipitation qui le sollicite, de la taille du
bassin versant mais aussi du temps de concentration des eaux sur le bassin. Les
courbes isochrones représentent les courbes d'égal temps de
concentration des eaux sur le bassin versant. Le tracé du réseau
des isochrones permet donc de comprendre en partie le comportement hydrologique
d'un bassin versant et l'importance relative de chacun de ses sous-bassins
(Colin et al., 2000).
L'étude des processus et comportements hydrologiques
à l'échelle du bassin versant passe par la mesure et l'analyse de
différentes variables hydro-pluviométriques
(précipitation, variables météorologiques, débits,
etc.,). Cela nécessite d'une part un équipement
expérimental important et d'autre part des outils adaptés
à l'analyse des données (Layan, 2008).
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Etude de la réponse hydrologique du bassin versant
de la Funa lors d'un évènement pluvieux : Analyse des
hydrogrammes des crues
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Le bassin versant étudié dans le cadre de ce
travail est celui de la Funa. Il est situé en pleine ville de Kinshasa
et est soumis à une forte anthropisation, à l'instar de tout
autre bassin urbain, et souffre de problèmes de gestion des ressources
en eau. En effet, les crues récurrentes dans le bassin versant de la
Funa constituent un risque pour toutes les composantes dudit bassin versant,
car les débordements qui y ont lieu tous les ans causant des pertes en
vies humaines et des dégâts matériels considérables.
Ainsi, une bonne connaissance de la variabilité spatio-temporelle du
régime hydrologique à l'échelle du bassin versant,
notamment le régime des crues et des étiages, permet de conduire
une bonne gestion des risques, que ce soit à l'échelle du bassin
versant ou à l'échelle de la plaine alluviale.
1. Problématique
Les bassins versants périurbains couvrent l'essentiel
de la surface de grandes agglomérations urbaines. Avec l'urbanisation
croissante, ces espaces sont soumis à une pression de plus en plus
forte. La maîtrise de leur développement et de leur
aménagement est un enjeu important pour la gestion des eaux pluviales.
Cependant, ces bassins versants périurbains n'ont pas souvent fait
l'objet des études avant leur occupation.
Le bassin versant de la Funa, présente des
comportements de bassins de type naturel et urbain et a été
jusqu'ici peu étudié. Or, ce bassin est soumis à une forte
pression, liée au développement des zones urbaines. Ce
développement urbain influence le comportement hydrologique du bassin
versant comparativement à un bassin naturel. A cet effet, une
étude sur la réponse hydrologique du bassin versant de la Funa
lors d'une sollicitation s'avère importante pour comprendre l'impact du
développement urbain sur le comportement hydrologique du bassin, afin de
prévenir les risques qui peuvent être associés notamment
aux inondations.
2. Hypothèse
A partir d'une analyse des données hydrologiques
relatives à quelques épisodes pluvieux, l'hypothèse
proposée pour notre étude est que la réponse hydrologique
du Bassin Versant de la Funa ne dépend plus des ses
caractéristique physiographiques, en dépit de sa forme
allongée, du fait des aménagements et de la pression
démographique qu'il subit.
Au vu de cette hypothèse, la question que nous nous
posons est celle de savoir si la réponse hydrologique du bassin versant
est aussi affectée par l'urbanisation ?
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Etude de la réponse hydrologique du bassin versant
de la Funa lors d'un évènement pluvieux : Analyse des
hydrogrammes des crues
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3. Objectifs
3.1.Objectif global
L'objectif global de ce travail est de contribuer à la
compréhension et à la maîtrise de la réponse
hydrologique du bassin versant de la Funa lors d'un événement
pluvieux.
3.2.Objectifs spécifiques
Les objectifs spécifiques poursuivis par ce travail visent
à :
o Evaluer les principales caractéristiques physiques
et hydrologiques du bassin versant de la Funa ;
o Evaluer la réponse hydrologique du bassin à
l'égard des averses.
4. Intérêt du travail
La manière dont réagit le bassin versant
lorsqu'il est soumis à une sollicitation varie en fonction de ses
caractéristiques. Dans le contexte de la caractérisation de
bassin versant de la Funa, cette étude apporte des informations aux
décideurs, pour la prise de décision sur la sécurisation
des aménagements et des vies humaines et la gestion durable de cette
entité, face aux problèmes d'inondation.
5. Délimitation du sujet
Ce travail entend déterminer les
caractéristiques physiques du bassin versant de la Funa et
évaluer la réponse de ce dernier lors d'un
événement pluvieux. Il se focalise sur une partie
[28,141Km2 qui couvre trois communes dont Mont-Ngafula (12,571
Km2), Makala (5,028 Km2) et Kalamu
(10,542Km2)], du bassin de la Funa qui a une superficie de
69Km2. Ces limites couvrent en fait la zone où l'on identifie
le plus grand nombre d'érosion dans sa partie en amont et des
inondations dans la partie située en aval.
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Etude de la réponse hydrologique du bassin versant
de la Funa lors d'un évènement pluvieux : Analyse des
hydrogrammes des crues
6. Subdivision du travail
Nous avons subdivisé ce travail en 3 chapitres dont :
o Chapitre I : Revue de la littérature
o Chapitre II : Milieu d'étude, Matériel et
Méthodes
o Chapitre III Résultats et Discussion
Mis à part ces trois chapitres, notre travail contient
une introduction et une conclusion
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Etude de la réponse hydrologique du bassin versant
de la Funa lors d'un évènement pluvieux : Analyse des
hydrogrammes des crues
Chapitre I. Revue de la Littérature
Ce chapitre constitue la partie bibliographique qui vise à
replacer le mémoire dans son contexte thématique et scientifique.
Il présente les concepts généraux concernant la
réponse hydrologique d'un bassin versant
I.1. Genèse du phénomène de la
pluie
Les pluies sont le point de départ dans l'examen du
déroulement du cycle de l'eau quand on s'intéresse aux
rivières. Elles résultent des interactions en altitude des masses
d'air chargées en eau évaporée.
La pluie est la condensation dans la haute atmosphère
de la vapeur d'eau qui s'évapore de la surface du globe terrestre et que
transpirent les être vivants principalement du règne
végétal. L'eau ainsi condensée tombe par le fait de la
pesanteur sous forme des pluies. A la surface de la terre, une partie de cette
eau s'évapore pendant la pluie et après et rentre dans
l'atmosphère sous forme de vapeur. Une autre partie ruisselle à
la surface de la terre et rejoint le réseau hydrographique qui la
conduira à la mer d'où elle s'évaporera pour rentrer dans
l'atmosphère comme vapeur ; l'évaporation a lieu aussi pendant le
ruissellement et pendant le séjour de cette eau dans les cours d'eau,
les lacs, les étangs, etc. Une troisième partie d'eau des
précipitations s'infiltre dans le sol d'où elle sortira par les
flancs des cours d'eau, des lacs, des océans
etc. et par des sources d'eau ; une fois
à la surface de la terre, elle s'évapore pour rentrer dans
l'atmosphère. Les plantes aspirent par leurs racines l'eau
infiltrée des précipitations et la transpire dans
l'atmosphère sous forme de vapeur.
Donc l'eau des précipitations finit toujours par
rentrer dans l'atmosphère sous forme de vapeur. De là, elle se
condensera et tombera de nouveau sous forme des précipitations (Kasongo,
2011).
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Etude de la réponse hydrologique du bassin
versant de la Funa lors d'un évènement pluvieux : Analyse des
hydrogrammes des crues
Figure. 1 Genèse du phénomène de la
pluie (in Kasongo, 2011)
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I.2.Types d'événements pluvieux
Le déplacement vertical de masse d'air étant le
phénomène premier causant la précipitation, les types de
précipitation sont souvent définis en fonction des facteurs
responsables de ce déplacement d'air. On distingue donc ainsi trois
principales catégories de précipitation: par convection,
orographique et cyclonique.
I.2. 1. Précipitation par convection
Ce type de précipitation est le résultat du
réchauffement de l'air à l'interface avec le sol; l'air en se
réchauffant se dilate et s'élève, produisant ainsi de
forts courants verticaux ascendants. L'air se refroidit ensuite au cours de
l'ascension et la précipitation se produit lorsque le point de
condensation est atteint (Rivard, 2005).
I.2. 2. Précipitation orographique
Dans ce cas-ci, la précipitation survient lorsque l'air
chargé d'humidité est poussé par le vent contre une zone
montagneuse et qu'il est alors élevé mécaniquement, ce qui
produit un refroidissement. L'autre versant de la zone montagneuse tend
à être plus sec et chaud (Rivard, 2005).
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Etude de la réponse hydrologique du bassin versant
de la Funa lors d'un évènement pluvieux : Analyse des
hydrogrammes des crues
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I.2.3. Précipitation cyclonique
Finalement, la précipitation est dans cette
catégorie associée avec un mouvement des masses d'air d'une zone
de haute pression vers une zone de basse pression. Les précipitations
cycloniques peuvent être de plus classifiées comme étant
produites par le mouvement d'un front froid ou par celui d'un front chaud. On
retrouve plus souvent ce type de précipitation à l'automne,
où les pluies uniformes et de longue durée pourront produire des
volumes ruisselés importants qui seront par exemple utilisés pour
valider la conception d'un bassin de rétention (Rivard, 2005).
I.2.4. Caractérisation des événements
pluvieux
Un événement pluvieux possède des
caractéristiques internes et des caractéristiques externes. Les
caractéristiques internes sont très nombreuses et complexes
(Rivard, 2005). Elles incluent par exemple le temps requis pour atteindre les
différentes pointes de fortes intensités, le nombre de pointes
à l'intérieur de l'événement pluvieux, la
distribution de la quantité de pluie totale par rapport aux pointes,
etc. D'un autre côté, les caractéristiques externes sont la
quantité totale de pluie, sa durée, l'intensité moyenne et
la durée entre deux événements ou le temps
écoulé depuis la pluie précédente. Ce dernier
paramètre fait intervenir le problème de définition d'un
événement pluvieux indépendant
I.3. Bassin versant
Un bassin versant est l'ensemble des lieux
géographiques qui, arrosés par une pluie (ou neige), contribuent
par le réseau hydrographique de surface au débit global
restitué à un point d'exutoire donné. Deux bassins
versants adjacents sont séparés par une ligne de partage des
eaux, sauf à l'exutoire si l'un débouche dans l'autre. Des
écoulements souterrains, des échanges inter bassins versants
peuvent éventuellement se produire (Pourriot et al., 1995).
I.3.1. Paramètres caractéristiques du bassin
versant
Un bassin versant est d'abord caractérisé
à minima par l'aire d'interception des pluies. En fait, bien que des
considérations hydrogéologiques puissent parfois
interférer, il s'agit de la surface cartographique de l'espace
délimité, à partir de l'exutoire retenu pour effectuer le
calcul, par les lignes de partage des eaux. Cette aire est
désignée par A, en
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Etude de la réponse hydrologique du bassin versant
de la Funa lors d'un évènement pluvieux : Analyse des
hydrogrammes des crues
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kilomètres carrés. Et puis par le ruissellement,
une caractéristique essentielle du bassin versant est le temps de
concentration, c'est-à-dire le temps que met la goutte d'eau tombant au
sol sur la partie du bassin versant la plus éloignée de
l'exutoire pour rejoindre celui-ci. (Pourriot et al., 1995)..
Des formules expérimentales établissant la
valeur du temps de concentration. La plus connue est la formule de Kirpich et
Giondotti (2012):
0,75
(1)
tc = 0,0195
(L
V ??
Équation 1 intéresse le bassin versant de taille
inferieure à 1 km2 Mais aussi celle de Giondotti :
4 VS+1.5L
???? = 0.8 ViH
(2)
Tc : le temps de concentration en heure.
S : la surface du bassin versant en km2.
L : la longueur du talweg en Km.
?IT : la dénivelée maximale du bassin versant en
m.
L'intensité étant une fonction
décroissante du temps et le débit de pointe n'intervenant
à priori que lorsque l'ensemble du bassin versant a contribué au
ruissellement (t = tc), on considère
généralement (pour calculer le débit résultant
à l'exutoire) que le débit de pointe est proportionnel à
l'intensité calculée pour une durée égale au temps
de concentration du bassin versant.
Enfin, la troisième caractéristique fondamentale
du bassin versant est le coefficient de ruissellement instantané
(noté C, adimensionnel). Ce coefficient traduit la fraction d'eau
incidente qui ruisselle, et donc, celle qui demeure pour quelque temps dans le
sol et ses accidents. Il dépend de la couverture végétale,
de la morphologie du sol, de la pente, du matériau de surface de sol et
même de la saison (Pourriot et al., 1995).
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Etude de la réponse hydrologique du bassin versant
de la Funa lors d'un évènement pluvieux : Analyse des
hydrogrammes des crues
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I.3.2. Caractéristiques physiques et leurs
influences sur l'écoulement des eaux
Le bassin versant est un objet complexe dont l'ensemble de
caractéristiques (géométriques, géologiques,
physiographiques, humaines, etc.) joueront un rôle non seulement dans la
réponse hydrologique du bassin à une sollicitation des
précipitations (régime des écoulements) aussi, en amont et
pour certaines d'entre elles (altitude, exposition...), directement dans le
processus de formation de la pluie (Pourriot et al., 1995).
Il faut noter l'existence à la surface du bassin
versant, d'un système longitudinal, le réseau de drainage ou
réseau hydrographique, défini comme l'ensemble des cours d'eau
naturels ou artificiels, permanents ou temporaires, qui participent à
l'écoulement. Ce réseau est plus ou moins développé
selon différents facteurs (géologie, climat, pente du terrain,
etc.)
Tableau 1. Caractéristiques du réseau
hydrographique
|
Caractéristiques du réseau
hydrographique
|
|
Typologie
|
Classification de Strahler (1957)
|
|
Longueur et pente
|
- Longueurs caractéristiques
- Profil en long
- Pente moyenne
- Courbe aire-distance
|
|
Degré de développement du réseau
|
- Densité de drainage
- Densité hydrographique
- Rapport de confluence
|
|
Endoréisme
|
|
Tableau 2. Caractéristiques
géomorphologiques
|
Caractéristiques
géomorphologiques
|
|
Surface du bassin
|
- Aire
|
|
Morphologie/Forme
|
- Indice de compacité de Graveluis
(1914)
|
|
Topographie/Relief
|
- Courbes hypsométriques
- Altitudes caractéristiques
- Pente moyenne du bassin
- Indice de pente
- Indice de forme
|
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2014
Etude de la réponse hydrologique du bassin versant
de la Funa lors d'un évènement pluvieux : Analyse des
hydrogrammes des crues
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Tableau 3. Caractéristiques
agro-pédo-géologiques
|
Caractéristiques
agro-pédo-géologiques
|
|
Couverture du sol
|
- Indice de couverture du sol
- Coefficient de ruissellement
|
|
Nature du sol
|
- Carte pédologique du sol
- Etat d'humidité du sol
|
|
Géologie du substratum
|
- Etude hydrogéologique (perméabilité
du substratum
|
I.4. Régimes hydrologiques d'un bassin
versant
En dehors des épisodes pluvieux, le lit du cours d'eau
ne draine que les écoulements souterrains du bassin versant. Le
régime hydrologique du cours d'eau est alors moyen ou eaux moyennes
jusqu'à ce que le drainage ait épuisé le principal des
aquifères superficiels. Le débit décroît ainsi
lentement et le régime hydrologique est l'étiage ou basses eaux,
plus ou moins sévère selon que cette situation de drainage sans
recharge pluvieuse perdure. La décroissance du débit à
l'étiage suit généralement une loi de Galton (Lavan,
2008).
En fonction de l'intensité des pluies, de la
rapidité de réponse du bassin versant, de la concomitance de
contributions d'affluents, les crues peuvent être très soudaines :
l'hydrogramme est celui d'un volume écoulé assez modeste mais
concentré sur un débit de pointe très élevé.
On parle alors de « crue éclair ». Lorsque la crue est une
lente montée en puissance du débit (plusieurs jours de
montée de crue), l'hydrogramme est celui d'un grand volume
écoulé sous un débit de pointe plus modeste. On parle
alors de « crue lente »produire (Layan, 2008).
a) Écoulements souterrains
Pendant toute la durée de l'épisode pluvieux,
l'eau qui s'infiltre dans le sol commence une lente migration vers les
aquifères superficiels voire profonds, et suivant leurs inclinaisons,
transite vers les résurgences piézométriques (sources,
rivières, etc.). Ces écoulements souterrains débouchent
généralement à l'exutoire longtemps après les eaux
ruisselées, si bien qu'ils ne sont pas perdus en tant que tels dans le
cycle de l'eau, mais contribuent à soutenir les eaux moyennes ou
d'étiage plutôt que les crues de rivière (bien que dans le
cas de crues très lentes et de nappes de coteaux puissantes, on
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Etude de la réponse hydrologique du bassin versant
de la Funa lors d'un évènement pluvieux : Analyse des
hydrogrammes des crues
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puisse voir les écoulements souterrains contribuer
largement à la crue)(Thomas-Maret, 2012).
b) Ruissellement
L'eau qui atteint le sol sans s'y infiltrer dévale les
pentes superficielles dans la direction du plus fort gradient
altimétrique. L'état de surface du sol joue un grand rôle
dans la vitesse de son écoulement, en complément de l'incidence
directe de la pente : lisse et régulière(route bitumée,
sol plat, caniveau en béton, etc.), il permet des ruissellements
rapides, tandis que rugueux ou irrégulier (hautes herbes, sillons dans
un champ, systèmes forestiers, etc.), il freine le ruissellement des
eaux (Horton, 1945).
c) Intensité, durée et fréquence des
pluies
Le temps de concentration est déterminant dans
l'analyse de la production de débit à l'exutoire d'un bassin
versant, car les pluies sont caractérisées par trois notions
clefs : l'intensité horaire (en millimètres par heure), la
durée (en heures) et la fréquence (ou période de retour).
Le débit à l'exutoire étant, à un instant
donné, la somme des contributions ruisselées par les points du
bassin versant distants de l'exutoire d'une longueur de chemin hydraulique
telle que les eaux ont eu le temps d'arriver à l'exutoire à
l'instant considéré, le débit de pointe attendu à
l'exutoire sera d'autant plus fort que l'intensité de pluie la plus
forte se maintient sur l'ensemble du bassin pendant une durée
supérieure ou égale au temps de concentration (Musy, 1999).
I.5. Caractéristiques d'une station
hydrométrique
Une station de jaugeage peut être définie comme
l'ensemble des dispositifs utilisés en un point d'un cours d'eau pour
permettre d'en déterminer le débit à tout instant à
partir du repérage du niveau de l'eau à un limnimètre ou
à partir de l'enregistrement limnigraphique des variations du niveau
comptées depuis une origine quelconque repérée sur le
limnimètre. (André G et al, 1976).
La correspondance entre les cotes de ce plan d'eau et les
débits est établie grâce à des jaugeages
effectués par une des méthodes indiquées par ailleurs. Ces
jaugeages associant hauteur d'eau et débit, il devient possible de
trouver la relation liant le débit Q à la hauteur d'eau h de
l'échelle.
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Etude de la réponse hydrologique du bassin versant
de la Funa lors d'un évènement pluvieux : Analyse des
hydrogrammes des crues
Tika Asakuau Sylave Page 20
Les éléments constitutifs d'une station de jaugeage
sont :
? la section de contrôle
? le limnimètre
? le puits, les prises d'eau, la guérite de protection des
appareils
? les appareils enregistreurs (limnigraphes)
Les critères de choix d'emplacement d'une station de
mesure sont les suivantes :
a) Fidélité
Il faut rechercher une section de contrôle de forme
constante où se produit si possible une mise en vitesse de l'eau
(régime torrentiel) suffisante pour qu'une modification, même
importante, de l'écoulement de la rivière en aval ne modifie pas
la cote du plan d'eau en amont de la section de contrôle (André G
et al, 1976).
b) Sensibilité
La position du stylet du limnigraphe est réglée
d'après les lectures faites au limnimètre. Il est souvent
difficile de lire l'échelle avec une erreur inférieure au
centimètre. Il est donc indispensable qu'une erreur de 1cm sur la valeur
de la hauteur d'eau h n'entraîne qu'une faible erreur sur
l'évaluation du débit Q. Cette condition est plus difficilement
obtenue pour les faibles débits.
c) Accessibilité
La station doit être si possible accessible en toutes
saisons et pendant les crues. Il est souhaitable qu'elle ne soit pas trop
éloignée d'une zone habitée.
d) Envasement
Lorsque la rivière que l'on veut contrôler
charrie souvent des eaux chargées de matériau en suspension, il y
a risque d'envasement. Celui-ci se produit surtout à l'intérieur
d'un coude ou dans une zone trop calme.La recherche d'un emplacement où
le puits s'envase peu conduit malheureusement vers des sections peu sensibles
ou en des points mal protégés des crues.
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de la Funa lors d'un évènement pluvieux : Analyse des
hydrogrammes des crues
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e) Protection contre les crues
On sous-estime souvent le danger des crues, surtout lorsque la
reconnaissance est faite en étiage ; il est très utile de
reconnaître la station aussi bien en hautes eaux qu'en basses eaux pour
étudier les courants et les remous, il faut placer le puits du
limnigraphe hors d'atteinte directe des corps flottants, donc en
général dans les creux de roches, à l'intrados des virages
en rivière. Il faut donner au puits une hauteur suffisante pour que les
plus hautes eaux n'atteignent pas le limnigraphe. Pour cela, il faudra toujours
consulter les archives, regarder la végétation sur les berges et
surtout interroger les autochtones les plus âgés, afin de majorer
la hauteur d'eau maximale connue.
f) Possibilité de jaugeage
Avant l'extension de la méthode de dilution, il
était indispensable de placer la station dans une zone convenable pour
effectuer les jaugeages au moulinet, c'est ce qui a fait écrire qu'il
fallait un alignement droit, des filets parallèles etc. C'est en partie
pour cette raison que la plupart des stations étaient à
proximité d'un pont d'où on pouvait faire les jaugeages. Il faut
certes envisager les possibilités de jaugeage à divers
débits au moment du choix de l'emplacement de la station. Mais il n'est
pas indispensable que la section ou le tronçon de jaugeage soit à
la station même, il suffit qu'il y passe le même débit.
g) Facilités des lectures d'Echelle
Il est indispensable que les lectures au limnimètre
soient faciles et précises à tous les débits puisqu'elles
sont à la base des mesures, ceci exige que le plan d'eau soit calme
(Fluctuations de moins des centimètres dans le plus mauvais cas).Ces
lectures doivent correspondre aux indications du limnigraphe. Pour cela
l'échelle doit être à proximité du puits du
limnigraphe, et les vitesses de l'eau doivent être faibles en cet
endroit. Il faut craindre que les surélévations dues à la
récupération de l'énergie de vitesse ne soient pas les
mêmes à l'échelle et à la prise d'eau du puits.
(André G et al, 1976).
I.6. La signature fonctionnelle des Bassins Versants :
L'hydrogramme de séparation des
écoulements
L'hydrogramme peut aussi être décomposé en
:
o Ecoulements rapides : Ruissellement superficiel,
écoulement hypodermique rapide et pluie tombant directement sur le cours
d'eau
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Etude de la réponse hydrologique du bassin versant
de la Funa lors d'un évènement pluvieux : Analyse des
hydrogrammes des crues
o Ecoulements lents (= écoulement de base) :
écoulement hypodermique lent et écoulement souterrain à
partir de la nappe
On peut trouver les deux types de ruissellement dans un
même Bassin Versant selon l'endroit. Pour un même endroit, le type
de ruissellement peut être différent selon la saison. Toute la
superficie d'un Bassin Versant ne contribue pas nécessairement au
ruissellement (Superficie contributive partielle / variable)
Fig.2. La signature fonctionnelle des Bassins
Versants
http://www.connectedwater.gov.au/framework/baseflow_separation.php
I.7. Choix de la méthode de séparation
des écoulements
1) Choix de la définition du temps de basse : B-G ou
B-H.
2) Choix de la méthode pour relier B à G (ou B
à H), séparant ainsi les écoulements lents et
rapides
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Etude de la réponse hydrologique du bassin versant
de la Funa lors d'un évènement pluvieux : Analyse des
hydrogrammes des crues
Fig.5. Choix de la méthode de
séparation des écoulements Source:
http://www.connectedwater.gov.au/framework/baseflow_separation.php
Méthode 1 : on extrapole le débit
de base jusqu'au temps correspondant à la pointe de débit. A
partir de là, le débit de base croît linéairement
jusqu'à la fin du ruissellement (G)
Méthode 2 : on rejoint par une droite les
points de début (B) et fin de ruissellement (G)
Méthode 3 : Vu la difficulté
d'identifier le point G, on définit un point H sur base d'un intervalle
de temps fixe (pour un BV donné) depuis la pointe de débit. En
première approximation :
Où A = superficie du BV en km2. On rejoint
ensuite par une droite les points B et H.
Le choix entre les différentes méthodes
dépendra de : la quantité de données disponibles
(fréquence des mesures), la connaissance du Bassin Versant (importance
plus ou moins grande des écoulements lents dans l'hydrogramme).
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2014
Etude de la réponse hydrologique du bassin versant
de la Funa lors d'un évènement pluvieux : Analyse des
hydrogrammes des crues
Chapitre II. Milieu d'étude, Matériel et
Méthodes
Tika Asakuau Sylave Page 24
Ce chapitre présente le milieu d'étude, ses
caractéristiques hydrologiques ainsi que les matériels qui ont
été miss à notre disposition et explique les moyens mis en
oeuvre pour parvenir aux résultats.
II.1. Milieu d'étude
Cette partie est consacrée à l'étude du
bassin, préalable à l'analyse des données
hydrométriques et géomorphologiques du bassin. Nous
déterminons des indices de comportement du bassin à partir des
caractéristiques physiques : hydrographie, nature géologique,
occupation du sol et caractéristiques climatiques.
II.1.1. Description du bassin versant sous étude
La rivière Funa est un affluent du fleuve Congo et
prend sa source au Quartier Kindele dans la commune de Mont Ngafula entre les
longitudes Est 15°17'51et latitudes 04°25'030» à une
altitude de 329 mètres. Elle se situe dans la partie Nord-Ouest de la
ville de Kinshasa (République Démocratique du Congo) et traverse
les communes de Makala, Kalamu et Limete. La superficie totale du bassin
versant de la Funa est de 69 km2et son périmètre est
de 49 km.
II.1.2. Délimitation du milieu d'étude
La délimitation de notre zone d'étude a
été faite à partir d'un shapefile de la ville de Kinshasa
géo référencé au niveau des crêtes et
à l'exutoire retenu pour l'étude.
La superficie totale du Bassin Versant de la Funa
jusqu'à l'exutoire au fleuve Congo est de 69 Km2avecun
périmètre de 49Km, tandis que le bassin étudié
(avec l'exutoire sur l'avenue victoire) est de 28,141Km2 avec un
périmètre de 42,1Km. La figure 4 montre les limites du bassin
entier, jusqu'à l'exutoire dans le fleuve Congo
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Etude de la réponse hydrologique du bassin versant
de la Funa lors d'un évènement pluvieux : Analyse des
hydrogrammes des crues
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Figure 4 : Les limites du bassin versant de
Funa
II.1.3. Climat
La zone d'étude présente un climat qui, au
niveau régional, appartient au groupe des climats tropicaux humides de
type AW4 de la classification de Koppen.
La pluviométrie annuelle moyenne du bassin versant de
la Funa pour la période2003 à 2013est de 1492 mm. L'année
la lus pluvieuse est 2013 avec une pluviométrie
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Etude de la réponse hydrologique du bassin versant
de la Funa lors d'un évènement pluvieux : Analyse des
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Tika Asakuau Sylave Page 26
de1603mm et l'année la moins pluvieuse est 2008 avec
une pluviométrie de 812 mm pour cette même période.
Pluviométrie (mm)
1700
1500
1300
1100
900
700
500
Années
Figure5 : Pluies annuelles de 2003-2013 à la
station de Mbinza II.1.4.La végétation
La zone verte du bassin de la Funa est constituée par
endroit des savanes dominées par la strate herbacée
subdivisée d'une part en strate herbacée supérieure
représentée par les genres Hyparenia, Sporobolus,
Rynchelytrum et Digitaria et de l'autre en strate herbacée
inférieure, la plus dense et des arbres des genres
Accaciadiversifolia, Syziquimmacrocarpus, Hymenocardiaacida,
Anonacarysophyllas et Strickonspungens. La surface occupée
par la végétation dans le bassin de la Funa a subit une
augmentation de 8.07% en 2005 à 8.98% en 2007 et 2009 en 2010 (Mukendi,
2009).
II.1.5. Principaux affluents de la zone d'étude
La rivière Funa a trois principaux affluents dont la
rivière Kemi, Bumbu et Yolo. La rivière Kemi est le premier
affluent de la Funa et prend sa source dans la vallée située
entre l'ERAIFT et le CREN-K et se jette dans la rivière Funa aux abords
du triangle de Rond-point-Ngaba à une altitude de 317 mètres
à une longitude S0 4°23'49.2» et une latitude de E0
15°18'27.0» ; la rivière Yolo prend sa source dans l'enceinte
de la concession Munguludiaka et se jette dans la rivière Funa à
une altitude de 300 mètres, une longitude de 4°22'36,0» et une
latitude de 15°18'30,2». La rivière Bumbu prend sa source dans
la vallée
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Etude de la réponse hydrologique du bassin versant
de la Funa lors d'un évènement pluvieux : Analyse des
hydrogrammes des crues
Tika Asakuau Sylave Page 27
située entre la commune de Selembao et celle de Bumbu
derrière l'ex-sana et se jette dans la rivière Funa à
Yolo-Sud sur l'avenue Mabinza à une altitude de 291 mètres, une
longitude de S0 4°21'38,3» et une latitude de EO
15°18'44,5»
II. 2. Matériel
II.2.1. Les images satellitaires et les photos
Les images satellitaires utilisées pour élaborer
les cartes nous ont été fournies par l'OSFAC et par le
laboratoire de Physique des sols et d'Hydrologie. Nous avons disposé de
ce fait des images Landsat pour l'occupation du sol, SRTM de 30 m de
résolution pour l'élaboration du MNT.
Les photos par contre ont été prises lors de nos
investigations sur terrain. II.2.2. Les données
pluviométriques
Les données de pluie utilisées dans ce travail
nous ont été fournies par les stations de METTELSAT Binza et du
CGEA/ CREN-K situé à l'amont du bassin versant.
II.2.3. Données limnimétriques
Ces données utilisées dans ce travail ont
été mesurées sur l'échelle limnimétrique
placée sous le pont sur l'avenue Victoire. Les débits ont
été recueillis au même endroit servant d'exutoire de notre
zone d'étude.
II.3. Méthodes
II.3.1. La documentation
La documentation nous a servi afin de recadrer notre travail
par rapport au sujet sur l'analyse de la réponse hydrologique du bassin
versant de la Funa.
II.3.2. Le SIG et la Télédétection
Suite à l'accroissement de la demande de données
spatiales, des techniques et des méthodes modernes ont été
mises au point ces dernières années. Elles visent l'acquisition
et la mise à disposition d'informations digitales décrivant
à la fois la
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Etude de la réponse hydrologique du bassin versant
de la Funa lors d'un évènement pluvieux : Analyse des
hydrogrammes des crues
Tika Asakuau Sylave Page 28
topographie par le biais de modèle numérique
d'altitude (MNA) qui conduit à l'élaboration de modèle
numérique de terrain (MNT), et l'occupation du sol (photographies
aériennes et données satellitaires).
Pour ce travail, les données incluses dans des bases de
données et des systèmes d'information géographique (SIG)
ont servi de base à l'élaboration des cartes. Le logiciel ENVI
4.6.1 nous a permis pour l'élaboration de la carte d'occupation du sol
à partir des images Landsat et les SRTM nous ont permis
d'élaborer le MNT et de déterminer les caractéristiques du
bassin versant de la Funa.
II.3.3. Méthodologie pour le développement
des hydrogrammes
L'étude de la réponse hydrologique à
l'exutoire du bassin de la Funa a été effectuée suivant
deux étapes dont :
o Nous avons effectué le suivi de la réponse
hydrologique du bassin versant de la Funa par le biais de sa réponse
hydrologique lors de trois événements pluvieux
(c'est-à-dire que nous avons observé la variation de la hauteur
d'eau au limnimètre sous la pluie après chaque 15 minutes mais
que nous avons uniformisé à 30 minutes pour tous les hydrogrammes
lors de l'évènement pluvieux) ;
o Nous avons par la suite analysé les hydrogrammes des
crues engendrés par ces événements pluvieux
(création de l'hyétogramme, courbe cumulative et estimation des
pluies moyennes).
Pour estimer les pluies moyennes journalières,
mensuelles et annuelles, nous avons utilisé la méthode de la
moyenne arithmétique.
II.3.4. Méthodologie pour la mesure des
débits
Pour mesurer le débit, nous avons utilisé la
méthode de flotteur. Elle a consisté à suivre la vitesse
d'un corps flottant à la surface de la rivière comme
schématisé dans cette figure ci-dessous :
Etude de la réponse hydrologique du bassin versant
de la Funa lors d'un évènement pluvieux : Analyse des
hydrogrammes des crues
Fig.6 : Mesure de débit
2013-
2014
Le débit a été calculé par la formule
ci-après : ??
Vs =avec V vitesse de surface du flotteur ou
d'écoulement, x la distance ??
parcourue par le flotteur et t le temps parcouru par le
flotteur. La vitesse V est obtenue par le produit de Vs qui est la vitesse
d'écoulement par le facteur correctif de 0.8. Ainsi, le débit
sera le produit de la vitesse par la section d'écoulement. V=Vs x 0.8
Q=V.S avec S la section transversale de la rivière
définie à la station de mesure
Tika Asakuau Sylave Page 29
2013-
2014
Etude de la réponse hydrologique du bassin versant
de la Funa lors d'un évènement pluvieux : Analyse des
hydrogrammes des crues
Chapitre III. Résultats et Discussion
Tika Asakuau Sylave Page 30
Les résultats conséquents de cette analyse sont
présentés, notamment à travers des graphiques, cartes et
tableaux mettant en évidence les paramètres qui expliquent le
comportement du bassin lors d'un événement pluvieux.
III.1. Caractéristiques
géomorphologiques
La morphologie du bassin versant peut nous permettre de
déterminer le mode d'action de la transformation des pluies en
écoulement. L'outil «DEM Hydro-processing» du logiciel Ilwis a
été utilisé pour délimiter le bassin versant et
déterminer leurs caractéristiques physiques.
III.1.1. Relief et topographie
Le relief du Bassin versant de la Funa est
caractérisé par des montagnes dans la partie située en
amont et par des plaines dans la partie située en aval. Cette situation
est clairement représenter sur le Modèle Numérique du
Terrain.
III.1.2. Altitude du bassin
Pour l'étude des reliefs, nous avons jugé bon de
faire un Modèle Numérique de Terrain qui représente la
situation altimétrique du bassin. Les cotes extrêmes étant
de 550 m et de 277 m. La dénivellation totale du bassin versant est
d'environ 223 mètres. Cela représente une pente moyenne de 0.02%.
La pente est plus importante sur l'amont, avec des pourcentages allant
jusqu'à 14,6%. Dans la commune de Kalamu, elle atteint 0,02% dans la
partie avant notre station de mesure. La figure ci-dessous présente le
Modèle Numérique de Terrain du Bassin versant de la Funa.
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2014
Etude de la réponse hydrologique du bassin versant
de la Funa lors d'un évènement pluvieux : Analyse des
hydrogrammes des crues
Figure 7: Modèle Numérique de Terrain
de la zone d'étude
III.1.3. La courbe hypsométrique
La figure 8 ci-dessous présente la courbe
hypsométrique du bassin versant de la Funa.
550
500
450
400
350
300
Courbe hypsométrique
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Superficie (%)
Figure 8. Courbe hypsométrique du bassin de
la Funa
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2014
Etude de la réponse hydrologique du bassin versant
de la Funa lors d'un évènement pluvieux : Analyse des
hydrogrammes des crues
Cette courbe révèle que 20% de la surface du
bassin versant de la Funa se trouve sur une altitude inférieure à
300m et 70% sur une altitude comprise entre 300 et 450m et seulement 10% de la
surface se trouve entre 450 et 550m d'altitude. Cette courbe
révèle aussi que 50% de la superficie totale se trouve sur une
altitude inférieure à 350 m et 50 autres se trouvent sur une
superficie comprise entre 350 et 550 m d'altitude.
Ces résultats montrent que le bassin versant de la Funa
a un réseau hydrographique fourni et n'est pas vraiment soumis aux
érosions dans sa partie aval.
III.1.4. Indice de forme
L'indice de forme du bassin de la Funa est de 2,2 ce qui lui
confère sa forme allongée. Par cette forme, la réponse
hydrologique du Bassin versant de la Funa peut être longue avec un
hydrogramme en forme de demi-lune.
III.1.5. Indice de compacité
L'indice de Graveluis Kc du bassin versant de la Funa est de
2,2 ce qui justifie une fois de plus la forme allongée dudit bassin.
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Etude de la réponse hydrologique du bassin versant
de la Funa lors d'un évènement pluvieux : Analyse des
hydrogrammes des crues
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III.1.6. La pente
La figure ci-dessous présente la situation des pentes du
bassin versant de la Funa :
Figure 9. Carte des pentes de la
Funa
Les fortes pentes (31-83%) du bassin versant de la Funa se
trouvent dans la partie amont où l'on trouve le plus grand nombre
d'érosion hydrique et de ravinement. Les pentes de 13-23% sont
retrouvées dans la partie centrale du bassin versant. La partie
située en aval par contre possède de faibles pentes (<0.4%)
qui peuvent être assimilées à une plaine, raison pour la
quelle les érosions sont rarement ou presque pas rencontrées et
que les zones inondables y abondent.
2013-
2014
Etude de la réponse hydrologique du bassin versant
de la Funa lors d'un évènement pluvieux : Analyse des
hydrogrammes des crues
Tika Asakuau Sylave Page 34
III.2. Description du réseau hydrographique et
de drainage
La connaissance de la densité de drainage se
prête bien aux calculs des crues. Cette densité se définit
comme le rapport de longueur moyenne du réseau hydrographique du bassin
versant par la superficie dudit bassin. Le bassin hydrographique s'étend
sur une superficie de 28 km2 et un périmètre de 42
km.
III.2.1.Densité hydrographique
La figure ci-dessous présente le réseau
hydrographique du bassin versant de la Funa, l'emplacement de la station de
mesure ainsi que son rapport de bifurcation.
Figure 10. Réseau hydrographique du bassin
versant de la Funa
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Etude de la réponse hydrologique du bassin versant
de la Funa lors d'un évènement pluvieux : Analyse des
hydrogrammes des crues
La longueur totale du réseau de drainage est de 28,186
km pour une densité de 999,47 m/km2. Le chenal principal est
long de 15,24 km de la source à l'exutoire et a trois principaux
affluents d'ordre 1. Les principaux affluents dans ce tronçon sont la
Kemi, Makala et Bumbu dont le plus important du point de vue de débit
est la rivière Bumbu avec 3,18 m3/s.
III.2.3.Rapport de bifurcation de la rivière
Funa
Comme il est indiqué dans la densité
hydrographique, le bassin versant est constitué de cours d'eau de deux
ordres. D'où nous avons le rapport de bifurcation suivant :
· 8 cours d'eau d'ordre 1
· 2 cours d'eau d'ordre 2
· 1 cours d'eau d'ordre 3
Nombre de cours d' eau d' ordre
1
1
= 1
Nombre de cours d' eau d' ordre
2
Nombre de cours d' eau d' ordre 2
=
Nombre de cours d' eau d' ordre 3
1
|
Capacité de drainage = 8+2+1
2 = 5,5
|
Tika Asakuau Sylave Page 35
2013-
2014
Etude de la réponse hydrologique du bassin versant
de la Funa lors d'un évènement pluvieux : Analyse des
hydrogrammes des crues
Tika Asakuau Sylave Page 36
III.3. Sens de l'écoulement du Bassin versant de
la Funa
La figure 11montre la façon dont l'écoulement se
fait dans le bassin versant de Funa
Figure 11. Sens d'écoulement du bassin
versant de Funa
Le sens de l'écoulement du bassin versant de la Funa
diffère d'une rive à l'autre. Dans la rive gauche,
l'écoulement se dirige dans le sens Nord-Ouest-Ouest et dans la rive
droite, l'écoulement se dirige de l'Est- Nord-Ouest. Dans la partie
aval, le sens d'écoulement n'est pas précis. Les eaux se dirigent
dans tous les sens comme représenté dans la figure 11
ci-dessus.
2013-
2014
Etude de la réponse hydrologique du bassin versant
de la Funa lors d'un évènement pluvieux : Analyse des
hydrogrammes des crues
III.4. L'occupation du sol de Funa
L'occupation du sol est interprétée depuis une
image LANDSAT TM du 20/11/2002fournie et totalement traitée par l'OSFAC.
Les classes thématiques ré-échantillonnées sont
ensuite regroupées en classes. Nous obtenons ainsi la carte d'occupation
des sols. Nous avons ainsi à notre disposition une image d'occupation
des sols comportant 6 classes et ré-échantillonné à
la taille du pixel du MNT (30m).
Le regroupement en classes que nous avons effectué est le
suivant:
Tableau4. Classe d'occupation du
sol
|
Classe 1 Zones vertes
|
Classe 2 Zone
Anthropisée
|
Classe 3 Sol nu
|
Classe 4 Eau
|
Classe 5 Nuage
|
Classe 6 Rayure
|
|
Strate herbacée
inférieur et
supérieur
|
- Sites
urbains
|
- Sol
nu
|
- Eau
- Zones
humides
|
- Nuage
- Ombre
|
-
|
Les pourcentages de chacune des classes sur le bassin
étudié (précisé dans les tableaux en dessous des
cartes), met en évidence l'évolution de la couverture du sol de
ce bassin.
Tika Asakuau Sylave Page 37
2013-
2014
Etude de la réponse hydrologique du bassin versant
de la Funa lors d'un évènement pluvieux : Analyse des
hydrogrammes des crues
Tika Asakuau Sylave Page 38
Figure12. Carte d'occupation du sol de la
Funa
A l'amont du bassin, la zone verte est visiblement
prédominante. Elle est représentée en vert clair et
foncé dans la figure 12. La présence de cultures et
maraîchages y est importante. Dans la portion intermédiaire et en
aval, l'hétérogénéité est très forte
mais elle possède une grande zone urbaine. Les bordures des cours d'eau,
en revanche, ne sont pas enherbées. Les habitations arrivent
jusqu'à moins de 2 mètres du lit mineur et y déverse toute
sorte des déchets comme l'illustre bien la Figure 13a. Cette
proximité des habitations contribue dans à la réduction de
la section d'écoulement (Figure 13b) et affecte éventuellement la
réponse de bassin versant lors d'une sollicitation.
III.5. Occupation administrative du Bassin versant de
la Funa
Le tableau 6 ci-dessous représente l'occupation
administrative du bassin versant de la Funa
2013-
2014
Etude de la réponse hydrologique du bassin versant
de la Funa lors d'un évènement pluvieux : Analyse des
hydrogrammes des crues
Tika Asakuau Sylave Page 39
Tableau 5. Présentation des communes
concernées par notre zone d'étude
|
Communes
|
Superficie (km2)
|
Superficie (%)
|
|
Mont-ngafula
|
12,571
|
50,39
|
|
Makala
|
5,028
|
17,87
|
|
Kalamu
|
10,542
|
31,74
|
Ce tableau montre que la moitié de la superficie de
notre milieu d'étude se trouve dans la commune de Mont-ngafula sur des
pentes très abruptes soumise à des érosions hydriques. Et
l'autre moitié se trouve dans les communes de Makala et Kalamu se
trouvant sur des pentes presque nulles assimilées à une plaine et
soumises par conséquent à des inondations dues au
débordement de la rivière.
Figure13a. Habitation à moins de 1 m de la Funa figure
13b. La Funa bouchée à Bongolo
2013-
2014
Etude de la réponse hydrologique du bassin versant
de la Funa lors d'un évènement pluvieux : Analyse des
hydrogrammes des crues
Tika Asakuau Sylave Page 40
III.5. Réponse hydrologique du bassin versant de
la Funa
L'étude des processus et comportements hydrologiques
à l'échelle du bassin versant passe par la mesure et l'analyse de
différentes variables hydro-pluviométriques
(précipitation, intensité, variables
météorologique, débits, etc.). Dans le cadre de cette
étude, une station de mesure de hauteur d'eau était placée
au croisement de la rivière Funa et l'avenue Victoire à partir de
la quelle les données ci-dessous ont été
collectées.
Tableau 6. Hauteurs d'eau et débits
correspondants
|
N°
|
Dates
|
Hauteur
limnimétrique
(cm)
|
Débit (m3/s)
|
|
1
|
Le 01/10/2013
|
45
|
2,8
|
|
2
|
Le 06/10/2013
|
45
|
2,5
|
|
3
|
Le 09/10/2013
|
45
|
2,9
|
|
4
|
Le 13/10/2013
|
46
|
2,9
|
|
5
|
Le 16/10/2013
|
51
|
3,1
|
|
6
|
Le 12/11/2013
|
60
|
3,3
|
|
7
|
Le 15/11/2013
|
63
|
3,3
|
|
8
|
Le 17/11/2013
|
62
|
3,5
|
|
9
|
Le 18/11/2013
|
60
|
3,4
|
|
10
|
Le 25/11/2013
|
65
|
3,4
|
|
11
|
Le 04/12/2013
|
60
|
3,3
|
|
12
|
Le 11/12/2013
|
63
|
3,3
|
|
13
|
Le 16/12/2013
|
60
|
3,3
|
|
14
|
Le 20/12/2013
|
58
|
3
|
|
15
|
Le 24/12/2013
|
60
|
3,2
|
|
16
|
Le 02/01/2014
|
62
|
3,3
|
|
19
|
Le 08/01/2014
|
60
|
3,3
|
|
20
|
Le 13/01/2014
|
63
|
3,4
|
|
21
|
Le 26/01/2014
|
55
|
3,2
|
|
22
|
Le 29/01/2014
|
51
|
3,1
|
Notre étude sur la réponse hydrologique du
bassin versant se focalisera sur les informations ci-dessus pour établir
l'hydrogramme de la rivière Funa pour la période d'étude.
Toutefois, de ce tableau, il ressort que la hauteur la plus
élevée au cours de la période d'étude est de 65 cm,
correspondant à un débit de 3,4 m3/s consécutif
aux événements pluvieux du mois de novembre. La hauteur la plus
basse observée est de 45cm correspondant à un débit qui
varie de 2,5 à 2,9 m3/s. Par ailleurs, les données sur
la hauteur et les débits nous
2013-
2014
Etude de la réponse hydrologique du bassin versant
de la Funa lors d'un évènement pluvieux : Analyse des
hydrogrammes des crues
Tika Asakuau Sylave Page 41
permettent d'établir la courbe de tarage de ce point de
jaugeage (figure 14), qui permet d'obtenir les débits
écoulés sur base d'une simple lecture de la hauteur d'eau.
4
y = -0,001x2 + 0,157x - 1,985 R2 = 0,863
1
0,5
0
40 45 50 55 60 65 70
Hauteurs Limnimétriques (cm)
3,5
3
2,5
2
Débit (m3/s)
1,5
Figure14 Courbe de tarage de la rivière
Funa pour les mois d'octobre 2013 à
janvier 2014
Compte tenu de la courte période d'étude, la
courbe de tarage ci-dessus n'est valable que pour les hauteurs d'eau
prélevées sur les intervalles de 45 à 65 cm. Cette courbe,
s'adapte le mieux à une équation de forme exponentielle soit Y =
0,0012x2 + 0,1574x1,9852 avec un coefficient de détermination
(R2) du débit en fonction de la hauteur limnimétrique
de 0,8633. Cette équation explique donc jusqu'à 86,3% la
variation totale du débit.
III.6. Caractéristiques de la section de
mesure
La section de mesure est installée à
l'emplacement de la station de jaugeage où une échelle
limnimétrique a été installée pour le suivi de
l'évolution du niveau de l'eau. Les caractéristiques de la
section de mesure sont présentées dans le tableau ci-dessous:
Tableau 7. Caractéristiques de la section de
mesure
|
Date
|
S (m2)
|
P (m)
|
R (m)
|
L (m)
|
U=Q/S (cm/s)
|
T (m)
|
H (m)
|
Q (m3/s)
|
|
Le 20/01/2014
|
8,1
|
28
|
0,29
|
9
|
0,44
|
0,9
|
1,85
|
2,88
|
2013-
2014
Etude de la réponse hydrologique du bassin versant
de la Funa lors d'un évènement pluvieux : Analyse des
hydrogrammes des crues
o
Tika Asakuau Sylave Page 42
La section mouillée S, partie de la section transversale
occupée par l'eau, exprimée en mètre carré ;
o Le périmètre mouillé P, longueur de la
ligne de contact entre la surface mouillée et le lit, exprimé en
mètre ;
o Le rayon hydraulique R, est le rapport entre S et P
exprimé en mètre ;
o La largeur superficielle L, mesurée à la
surface, exprimée en mètre ;
o La profondeur moyenne U, rapport de surface mouillée et
la largeur superficielle, exprimée en mètre.
o Tirant d'eau T, en m
La surface mouillée et le rayon hydraulique sont d'une
importance capitale dans la détermination de la hauteur d'eau. Il est
donc important de bien le calculer.
III.7.Caractéristiques des hydrogrammes du
Bassin de la Funa
Des lectures de niveaux d'eau et analyses des
intensités des pluies ont été réalisés dans
le Bassin Versant de la Funa durant la période des hautes eaux. Ces
mesures ont été réalisées le 19, 20 et 22 novembre
2013.
III.7.1. L'averse du 19 Novembre 2013
La figure 15ci-dessous présente l'hyétogramme de
l'averse du 19 Novembre 2013.
30
25
20
15
10
5
Intensité de pluie (mm/h)
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Temps (heure)
Figure 15. Hyétogramme de l'averse du 19
Novembre 2013
2013-
2014
Etude de la réponse hydrologique du bassin versant
de la Funa lors d'un évènement pluvieux : Analyse des
hydrogrammes des crues
Tika Asakuau Sylave Page 43
Les figures 15 et 16 montrent une pluie intermittente avec
intervalle de temps varié. La pluie a commencé avec une
intensité de 1,8 mm/h et elle a gardé une constante pendant 3
heures qui ont suivi, elle a atteint une intensité de 28,5 mm/h
après 5 heures puis elle a presque arrêté avec des
intensités très faibles soient 0,5mm/h et à la fin, elle
est devenue intense juste avant de s'arrêter complètement.
70
60
50
Pluie cumulée
40
30
20
10
0
0 20 40 60 80 100
Temps cumulé
Figure 16: Caractéristiques de la pluie du
19/11/2013
0
300
5
250
10
Pluie (mm/h)
200
Hauteu
r
(cm)
5
150
20
100
25
30
50
La courbe 16 ci-dessus représente les
caractéristiques de la pluie du 19/11/2013. Elle montre une augmentation
exponentielle de l'intensité soit 1,8 mm/h au début de la pluie
puis a augmenté d'un cran jusqu'à 11,8mm/h puis se stabilise un
certain moment avant de reprendre avec une forte intensité 63,7mm/h a sa
fin.
2013-
2014
Etude de la réponse hydrologique du bassin versant
de la Funa lors d'un évènement pluvieux : Analyse des
hydrogrammes des crues
Fig.17. l'hydrogramme dérivant de
Hyétogramme du 19 novembre 2013
L'hydrogramme issu de l'hyétogramme ci-dessus montre
que le temps de base a la station d'observation est de 9h30'. Le temps de
montée des eaux est de 30 minutes pour un temps de concentration de
3h30. La courbe de concentration montre que le pic était atteint
à 167 cm à l'échelle limnométrique placée
sous le pont de l'avenue Victoire. Le temps de décrue est observé
après 6 heures. Le débit au pic est de 15,12 m3/s.
III.7.2. L'averse du 20 Novembre 2013
La figure 18 présente l'hyétogramme de l'averse du
20 Novembre 2013
Pluie (mm/h)
10
9,5
9
8,5
8
7,5
7
Intenssité en mm/h
1 2 3 4 5 6
Temps en heure
Figure 18. Hyétogramme de la pluie du 20
Novembre 2013
La figure ci-dessus montre que la pluie du 20 Novembre 2013
est une pluie d'intensité variable et qui s'arrête brusquement.
L'intensité au début de la pluie était de 8,2 mm/h et a
augmentée au fur et à mesure qu'il continuer de pleuvoir
jusqu'à atteindre 9,8 mm/h 6 heures après. L'intensité a
baissé par après jusqu' à 8,6 mm/h avant de remonter a 9,8
mm/h.
Tika Asakuau Sylave Page 44
2013-
2014
Etude de la réponse hydrologique du bassin versant
de la Funa lors d'un évènement pluvieux : Analyse des
hydrogrammes des crues
0 10 20 30 40 50
Pluie en mm/h
40
60
50
30
20
10
0
Temps en heure
Tika Asakuau Sylave Page 45
Figure 19. Caractéristiques de la pluie du
20 Novembre 2013
La courbe ci-dessus donne les caractéristiques de
pluie du 20/11/2013. Elle indique une pluie de forte intensité de la
pluie jusqu' à la fin. Elle a commencé avec 8,2 mm/h pour
atteindre 9,8 mm/h a la fin de l'événement. Elle
révèle une pluie à deux modules, un module de faible
intensité et un module de forte intensité.
Hauteur (cm)
|
240 220 200 180 160 140 120 100 80 60
|
|
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
|
Intensi té mm/h
|
|
Pluie (mm/h) Hauteur (cm)
Fig.20.Hydrogramme dérivant de l'
hyétogramme du 20 novembre 2013
L'hydrogramme ci-dessous présente l'évolution
de cette averse dans ce bassin. Le pic est atteint à une hauteur de 171
cm sur l'échelle limnimétrique avec un temps de montée de
30 minutes, un temps de concentration de 9h30 et un temps de décrue de
3h30, ce qui fait un temps de base de 13h30. Le temps de montée de crue
est court pour un débit maximum qui serait d'environ 16 m3/s
et s'étendant à plus de 30 mètres dans le lit majeur. Nous
constatons sur la courbe que la hauteur d'eau sur l'échelle qui est
habituellement de
2013-
2014
Etude de la réponse hydrologique du bassin versant
de la Funa lors d'un évènement pluvieux : Analyse des
hydrogrammes des crues
Tika Asakuau Sylave Page 46
50cm est multipliée par cinq et le débit ainsi
estimé est de loin supérieur à 4, 05 m3/s du
débit moyen journalier.
Figure 21. La rivière Funa lors de
l'évènement du 20 novembre 2013
III.7.3. L'averse du 22 Novembre 2013
La figure ci-dessous présente l'hyétogramme issu
de l'averse du 22 Novembre
2013
12
Intensité en mm/h
10
4
8
6
2
0
1 2 3 4 5
Temps en heure
Figure 22. Hyétogramme de l'averse du 22
Novembre 2013
A la lumière de la figure ci-dessus, il ressort que
cette pluie a commencé avec une bonne intensité de (8,5 mm/h) en
augmentant jusqu'atteindre 10mm/h. Elle a garde cette allure pendant trois
heures avant de baisser à 2 mm/h à la fin de
l'évènement pluvieux.
2013-
2014
Etude de la réponse hydrologique du bassin versant
de la Funa lors d'un évènement pluvieux : Analyse des
hydrogrammes des crues
45
40
35
Pluie cumulée
30
25
20
15
10
5
0
0 20 40 60 80
Temps cumulé
Tika Asakuau Sylave Page 47
Figure 23 Caractéristiques de la pluie du 22
Novembre 2013
La courbe cumulée ci-dessous montre la
caractéristique de pluie du 22/11/2013. Elle est partie d'une
intensité de 8,5mm/h et a gardée une augmentation croissante
jusqu'à une heure avant la fin de la pluie pour se stabiliser à
40,5mm/h.
Pluie(mm/h) Hauteur d'eau(cm)
1Pluie (mm/h)
P
13 15 17 19
uie
11
3
1
90
70
50
190
170
eu
150
Ha
130
110
Hauteur
d'eau(c
m)
50
30
Fig.24. Hydrogramme dérivant de
l'hyétogramme l'du 22/02/2013
Les caractéristiques de l'événement du
22 novembre 2013 sur la zone d'étude se traduit dans l'hydrogramme comme
suit : Le pic lu a l'échelle limnimétrique a atteint 131 mm
après 4h30' et son temps de base était de 7h30'. La courbe de
décrue est de 3 heures pour que le niveau d'eau revienne à son
niveau du début. Le débit estimé à cette hauteur
était
2013-
2014
Etude de la réponse hydrologique du bassin versant
de la Funa lors d'un évènement pluvieux : Analyse des
hydrogrammes des crues
Tika Asakuau Sylave Page 48
de 7,26 m3/s contre 3,24 m3/s pendant la
saison de crues. Le temps de concentration est estimé à 4heures
pour une pluie d'une durée de 3h30.
III.7.4. La réponse hydrologique du bassin versant
de la Funa
Le temps de réponse du bassin versant de la Funa est
court. Cela est peut être dû à la forte anthropisation et
urbanisation dans le bassin versant ce qui augmente le ruissellement au
détriment de l'infiltration.
En effet, l'analyse des données
hydrométéorologiques du 19, 20 et 22 novembre 2013 dont le temps
moyen de concentration des eaux pour atteindre le pic est de 4h30 et le
débit moyen à ce pic est de 12,8 m3/s. Le pas de temps
retenu pour ces hyétogrammes est de 1 heure et a été donc
choisi pour ainsi permettre de représenter la montée des eaux
lors des évènements pluvieux.
Le Tableau 8 présente les caractéristiques
générales des trois événements pluvieux
analysés (pluie du 19, 20 et 22 novembre2013). Les hyétogrammes
des précipitations moyennes au pas de temps de 1 heure et les courbes de
cumul total de pluie sont également présentés pour chaque
événement (Figure 15, Figure 18, Figure 22).
Ces hyétogrammes montrent que deux
événements présentent une intensité moyenne de
même ordre de grandeur (entre 31,6 mm/h et 32,8 mm/h) dont l'un
s'écarte avec une intensité de 20,7mm/h, comme repris au tableau
9. Par contre, les distributions temporelles des intensités sont
variables : l'événement du19 novembre est
caractérisé par un pic de pluie de courte durée, les
événements du 20 et 22 novembre présentent des
caractéristiques très différentes en ce qui concerne leurs
intensités et affectent l'allure de l'hydrogramme.
Tableau 8. Résumé des
caractéristiques des hydrogrammes des crues
Dates
|
Crue
|
|
Tc (h)
|
Td (h)
|
Q (m3/s)
|
Le 19/11/2013
|
9.30
|
3.30
|
6
|
15,12
|
Le 20/11/2013
|
13.30
|
9.30
|
4
|
16
|
Le 22/11/2013
|
7.30
|
4.30
|
3
|
7,22
|
Temps moyen
|
9,96
|
5,63
|
4,33
|
12,78
|
|
2013-
2014
Etude de la réponse hydrologique du bassin versant
de la Funa lors d'un évènement pluvieux : Analyse des
hydrogrammes des crues
Tika Asakuau Sylave Page 49
Le tableau 9 ci-dessous nous donne une idée sur des
intensités des pluies observées sur le bassin versant de la
Funa.
Tableau 9. Caractéristiques
générales des évènements pluvieux des 19,20 et 22
nov.2013
Dates
|
Intensités
moyennes
(mm/h)
|
Hauteur de
pluie
cumulée
(mm)
|
Hauteur de
pluie cumulée
moyenne (mm)
|
Durée
(heure)
|
19. 11. 2013
|
31,6
|
88
|
36,05
|
4
|
20.11.2013
|
20,7
|
55,6
|
31,96
|
3.30
|
22.11.2013
|
32,8
|
40,5
|
26,9
|
4.30
|
|
D'après le tableau 9, on observe que l'épisode
pluvieux du 22 novembre 2013 présente la plus forte intensité
moyenne pour une durée de 4h30' et l'épisode pluvieux du 20
novembre 2013 présente l'intensité moyenne la moins intense pour
une durée totale de3h30'. Et pourtant, l'événement du 20
novembre 2013 a enregistré une hauteur de pluie cumulée de (55.6
mm) et hauteur de pluie cumulée moyenne (31.96 mm) supérieur
à celle du 22 novembre, qui présente un cumul ponctuel maximal de
40.5mm et un cumul moyen de 26.9mm.
L'événement du 19 novembre 2013est celui, parmi
les trois, qui présente la plus grande Hauteur de pluie cumulée
(88 mm) et le plus fort cumul moyen (36.05mm), alors que la différence
de durée entre lui et les deux épisodes est de 30 minutes. Cette
différence dans les quantités d'eau tombées est
également illustrée par les hyétogrammes (Figure 7, Figure
9 et Figure 11).
Enfin, Il ressort de ce tableau que l'intensité
moyenne des pluies sur le bassin de la Funa pour les hauteurs des pluies
enregistrées le 19, 20 et 22 Novembre 2013 est de 28,4 mm/h pour une
durée moyenne de 4 heures. Ces intensités ont été
enregistrées au pluviographe du METTELSAT localisé au nord-ouest
de la zone d'étude.
III.7.5. Calcul de la lame d'eau ruisselée et du
volume d'eau
Les volumes d'eau correspondant aux débits Q ont
été déduits à partir des hydrogrammes ci-haut en
utilisant la formule suivante :
Q X 2????
?? = 2
Avec Tc : Temps critique en minutes
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Etude de la réponse hydrologique du bassin versant
de la Funa lors d'un évènement pluvieux : Analyse des
hydrogrammes des crues
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Lr est la lame d'eau ruisselée de
référence est déduite du volume d'eau V divisé par
la superficie du bassin versant.
Lr= ?? Sbv : Surface du bassin versant ??????
Les résultats sont groupés dans le tableau
ci-après :
Tableau 10. Débit, lame d'eau
ruisselée et volume d'eau pour les évènements pluvieux du
19, 20 et 22 novembre 2013
Date de pluie
|
Débit (m3/s)
|
Lame d'eau
ruisselée (mm)
|
Volume d'eau (m3)
|
Le 19 novembre 2013
|
15,12
|
1,78
|
49,896
|
Le 20 Novembre 2013
|
16
|
2,84
|
148,8
|
Le 22 Novembre 2013
|
7,22
|
1,11
|
31,05
|
|
Le tableau 10 montre que, le débit est fonction de la
caracteritique des pluies qui sont tombées sur le bassin versant et des
parametres physiques du bassin versant qui influencent le ruissellement. Les
figures ci-dessous présentent la réaction de la rivière
Funa à l'issue de l'averse qui est tombée le 20 novembre 2013, au
niveau du pont sur l'avenue Victoire.
Figure25et 26La Funa avant et pendant la
crue
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Etude de la réponse hydrologique du bassin versant
de la Funa lors d'un évènement pluvieux : Analyse des
hydrogrammes des crues
Conclusion et Suggestions
Conclusion
L'étude de la réponse hydrologique menée
sur base de l'analyse des hydrogrammes des crues au niveau du bassin versant de
la Funa a permis de montrer la réponse hydrologique dudit bassin lors
d'un événement pluvieux. Le bassin versant de la Funa
étant de forme allongée, est caractérisée par une
réponse hydrologique du type de bassin arrondi se traduisant par des
hydrogrammes de forme en cloche. Cette réponse hydrologique qui confirme
notre hypothèse est le résultat des activités humaines qui
affectent les caractéristiques du bassin versant.
Il est ressorti de cette étude, qu'à partir des
hydrogrammes issus des épisodes pluvieux de 19, 20 et 22 Novembre 2013,
que le temps moyen de base du bassin versant de la Funa était de 9,97
heures ; le temps moyen de concentration de 5,63 heures et le temps moyen de
décrue de 4,33 heures pour un débit de crue moyen de 15,98
m3/s, contre un débit régulier moyen de
3,35m3/s. Ces caractéristiques des hydrogrammes
étudiés sont aussi affectées par les aménagements
du bassin versant de la Funa
Suggestions
Compte tenu de la couverture partielle de la zone
d'étude et de l'absence de données pluviométriques
collectées au niveau du bassin de la Funa, nous suggérons ce qui
suit :
o D'étendre l'étude sur toute l'étendue
du bassin versant de la Funa jusqu'à son exutoire, sur le fleuve Congo
;
o D'entreprendre des recherches sur le régime
hydrologique du Bassin versant de la Funa pendant toute une année
hydrologique afin de mettre au point des méthodes d'estimation des
paramètres hydrologiques concernant les systèmes de drainage,
soit le débit moyen, les débits maximaux et minimaux pendant les
différentes saisons ;
o D'établir la courbe
Intensité-Débits-Fréquences pour mieux évaluer la
réponse du bassin versant face aux pluies de différentes
caractéristiques pouvant y être enregistrées.
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Etude de la réponse hydrologique du bassin versant
de la Funa lors d'un évènement pluvieux : Analyse des
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