Soutenance mémoire
Classification des rivières
En fonction de leur substrat La dynamique fluviale des rivières est fondamentalement différente suivant le type de substrat que forme le lit du cours d’eau. La distinction des rivières suivant le type de substrat, est particulièrement importante pour l’écoulement lui-même : autrement dit la vitesse de l’écoulement varie suivant le type de substrat qui compose son lit et suivant un choix correct de transport de sédiment qu’il soit par charriage ou par suspension. Théoriquement, il est possible de distinguer ces différents types de rivières, mais sur le terrain cette distinction devient beaucoup plus difficile à réaliser. En effet, plusieurs substrats sont parfois identifiés dans une même rivière. [7]
En fonction de leur forme en plan : [7] Les rivières ne présentent pas les mêmes processus de changement de formes. Par conséquent, elles ne nécessitent pas les mêmes types d’analyse et d’intervention. Quatre styles fluviaux sont souvent distingués :
a- les rivières à lit droit: Elles sont rares dans la nature et se développent en général dans une plaine alluviale à la surface de laquelle elles ne peuvent pas éroder les berges pour migrer latéralement. Dans ce type de rivière, on peut distinguer:
– Les rivières à lit unique droit: Elles sont en général profondes. Les berges sont hautes relativement à la largeur du lit. (Figure 1-a)
b-Les rivières à lit mineur sinueux: Elles sont caractérisées par l’alternance de seuils et de mouilles. Le lit sinueux entres des bancs alternés sont découverts en période de débits ordinaires. En période de crues, l’écoulement occupe toute la largeur du lit, la rivière devient alors à lit unique droit. Ce type de lit se rencontre dans des rivières naturelles et également dans des rivières qui, dans leur état naturel, étaient en tresses. (Figure1-b)
c- Les rivières à méandres : Elles sont caractérisées par un`lit unique très sinueux, asymétrique et plus large qu’un lit droit. Le chenal d’écoulement comportm un extrados érodé, et des bancs vifs et intrados. Les méandres se distinguent par leur caractère dynamique qui implique d’importants déplacement latéraux et l’allongement du cours du lit suivant une trajectoire ondulatoire (figure 1-c).
d-Les rivières en tresses : Ces sont des rivières alluviales s’écoulant sur un lit composé de plusieurs chenaux. Ces chenaux sont séparés par de nombreux bancs et îlots. Ils présentent une instabilité spatiale telle que leur lit est en perpétuelle évolution (figure 1-d).
e- L’anastomose : L’anastomose est un style à chenaux multiples mais stable. Ce style fluvial se rencontre dans les régions à très faible pente, légèrement en amont des plaines deltaïques. Il se compose de plusieurs bras semblables qui se recoupent et ne forment pas une arborescence mais un graphe très désordonné (figure 1-e)
Facteur de déclenchement d’une crue
Plusieurs phénomènes hydrodynamiques interviennent dans la genèse de crues. Les situations de crues sont la conséquence d’un enchaînement de précipitations constitutives. En effet, les affrontements entre masse d’air chaud et humide et les masses d’air froid génèrent de façon régulière des épisodes pluvieux extrêmes et une crue ne peut être produite que par ces vagues successives d’événements pluviométriques, généralisés à l’ensemble du bassin en amont [4][14]
Ruissellement selon la théorie de Horton [2][3]
C’est à Horton (1933) que l’on doit la première formulation du processus physique expliquant la formation du ruissellement contribuant à l’écoulement rapide des crues. Le schéma hortonien considère la parcelle comme une colonne de sol homogène caractérisée par des propriétés intrinsèques dont la surface contrôle l’infiltration. L’écoulement apparaît lorsque l’intensité de la pluie dépasse la capacité maximale du sol à absorber l’eau. Cette capacité, caractérisée par l’infiltration du sol, est supposée décroissante dans le temps jusqu’à une valeur constante. L’écoulement de surface se produit donc lorsque la capacité d’infiltration devient inférieure à l intensité des précipitations. Toutes les eaux qui ne peuvent pas être infiltrée dans le sol participent au ruissellement et se déversent dans le cours pour former les crues. Ce phénomène intervient si la couche superficielle du sol est saturée, qui dans ce cas ne joue plus son rôle « d’éponge » pour infiltrer les eaux de pluie. Ces conditions se produisent après des semaines, voire plusieurs mois très pluvieux.
Ruissellement selon la théorie des aires contributives saturées
Des 1960, Cappus a proposé une alternative au concept hortonien. Il a évoqué des phénomènes de genèse de crue bien différents de ceux de Horton qui est le ruissellement par excès de saturations. Selon cette théorie, le ruissellement est provoqué par la totalité de la pluie tombant sur un sol saturé ou imperméable. [1] [2] [3] Ici, le ruissellement apparaît par le refus d’infiltration d’un sol saturé car la totalité de la porosité est déjà occupée par l’eau : les écoulements résulteraient du dépassement d’un stock en eau des sols. Les deux processus de ruissellement superficiel se distinguent par l’origine de la saturation : saturation par le haut dans le cas de Horton (précipitations) et par le bas dans le cas du ruissellent par excès de saturation (écoulements hypodermiques et remontée de la nappe). Si le concept d’excès d’infiltration peut s’appliquer à l’ensemble d’un bassin versants, le ruissellement par excès de saturation est plus localisé (talwegs et dépression).
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Table des matières
Introduction générale
PARTIE A : CONTEXTE GENERALE
Introduction
I : GENERALITE SUR LES RIVIERES
I-1 : Définition
I-2 : Classification des rivières
I-2-1 : En fonction de leur substrat
I-2-2 : En fonction de leur forme en plan
a°) : Les rivières à lit droit
b°) : Les rivières à lit mineur sinueux
c°) : Les rivières à méandres
d°) : Les rivières en tresses
e°) : Les rivières anastomose
I-3 : Formation et déformation des rivières
I-4-Effet du transport du sédiment sur la morphologie du cours d’eau
I-5 : quelques grandeurs caractéristiques des cours d’eau
I-5-1 : la pente du cours d’eau
I-5-2 : la largeur du miroir
I-5-3 : la perte d’énergie
I-5-4 : le nombre de Froude
II : ONDE DE CRUE
II-1 : définition de l’onde de crue
II-2 : caractérisation des ondes des crues
II-2-1 : facteur déclenchent d’une crue
II-2-2 : processus physique susceptibles d’être responsable de la genèse et la propagation de crue
II-2-2-1 : précipitation
II-2-2-2 : ruissellement
II-2-2-3 : ruissellement selon la théorie de Horton
II-2-2-4 : ruissellement selon la théorie des aires contributives saturées
II-2-2-5 : L’humidité antérieure du sol
II-3 : le sol
II-3-1 : la teneur en eau volumique
II-3-2 : la pression capillaire
II-4 : l’absorption de l’eau
II-5 : Propagation des crues dans les cours d’eau
III : EQUATIONS DE L’ONDE DE CRUE DIFFUSANTE
III-1 : Introduction
III-2 : Principe de l’onde de crue diffusante
III-3 : Modèle de Saint Venant
III-4 : Hypothèse de l’onde de crue diffusante
III-5 : forme de cours d’eau
III-6 : Equation de mouvement
III-6-1 : équation de quantité de mouvement
III-6-1 : équation de continuité
III-6-3 : équation de Saint Venant
III-7 : célérité de l’onde en régime uniforme
III-8 : équation de propagation des ondes diffusantes
III-8-1 : principe
III-8-2 : Mise en équation
III-9 : la vitesse de l’écoulement
III-10 : le coefficient d’atténuation
PARTIE B : ETUDE SPECTRALE DES DEBITS MENSUELLES DE LA RIVIERE DE NAMORONA
Introduction
I : sources des données
I-1 : Débit moyen mesuré dans le bassin
II : Transformée de Fourier
III : Le cepstre
IV : Transformation en ondelette
IV-1 : Description générale de l’ondelette
IV-1-1 : Introduction
IV-1-2 : Propriété de l’ondelette
IV-1-3 : Quelques types d’ondelette fréquemment utilisé en analyse et traitement de signale
IV-2 : Formulation
V : Résultats obtenus sur l’analyse spectrale et l’analyse par ondelette
V-1 : périodicité des données de débits
PARTIE C : RESOLUTION NUMERIQUE DES EQUATIONS
Introduction
I : Résolution des équations
I-1 : Résolution numérique de l’équation de l’onde diffusante
I-1-1 : La méthode de résolution
I-1-2 : Condition de résolution
I-1-2-1 : Condition initiale
I-1-2-2 : Condition aux limites
I-2 : Résolution de l’équation avec Matlab
I-2-1 : Schéma de la description du domaine du processus
I-2-2 : Processus de résolution
I-3 : Résolution de l’équation de continuité
I-3-1 : Discrétisation de l’équation
a°) : première méthode
b°) : deuxième méthode
I-3-2 : Séquence de résolution
PARTIE D : RESULTATS ET INTERPRETATIONS
Introduction
I : Résultats obtenues sur l’évolution de l’onde de crue diffusante
I-1 : Evolution de débit en fonction de la position pou différentes valeurs de temps
II-1-1 : Influence de la position
II-1-2 : Influence du temps
II-2 : Rôle de la vitesse dans l’évolution du débit
II-3 : Rôle du coefficient d’atténuation dans l’évolution du débit
III : Résultats obtenues sur l’évolution de la hauteur de d’eau
III-1 : But et Principe
III-2 : Evolution de la hauteur de l’eau
CONCLUSION GENERALE
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