TD n°3 : Hydrologie

1. TD n°3 : Hydrologie LT102 Cyrielle Briand

2. I.1) Hydrologie- Bassins versants de France

3. I.1) Hydrologie- Bassins versants de France

4. I. 1) Hydrologie- Bassins versants de France Définition : Un bassin versant ou bassin hydrographique est une portion de territoire délimitée par des lignes de crête, dont les eaux alimentent un exutoire commun : cours d'eau ou lac. La ligne séparant deux bassins versants adjacents est une ligne de partage des eaux. Chaque bassin versant se subdivise en un certain nombre de bassins...) Si le sous-sol est imperméable, le cheminement de l'eau ne sera déterminé que par la topographie. Le bassin versant sera alors limité par des lignes de crêtes et des lignes de plus grande pente.

5. I. 1) Hydrologie- Bassins versants de France Exemple : BV de la Garonne • Placer l’exutoire

6. I. 1) Hydrologie- Bassins versants de France Exemple : BV de la Garonne • Placer l’exutoire • Tracer le BV • sans couper le cours d’eau principal ou ses affluents • en suivant les lignes de crêtes (si possible)

7. I. 1) Hydrologie- Bassins versants de France 5 principaux Bassins versants • Placer les exutoires des fleuves

8. I. 1) Hydrologie- Bassins versants de France 5 principaux Bassins versants • Placer les exutoires des fleuves • Tracer les lignes de partage d’eau

9. I. 1) Hydrologie- Bassins versants de France Gestion de l’eau en France : découpage administratif Loi française de 1964: gestion de l’eau à l’échelle du BV • : gestion intégrée • unité cohérence = BV • aspect quantitatif et qualitatif • outils concertation public/usage privé • 6 Agences de l’eau • Mise en œuvre de la politique définie par les comités de bassin (état, élus locaux, usagers) • + principe « utilisateur-pollueur-payeur » Directive européenne sur la politique communautaire de l’eau (2000)

10. II. Bilan hydrologique – Bassin versant de la Seine 1. Calcul de la surface du BV de l’Yonne 64 km2 170 mailles * 64 km2 = 10 880 km2

11. II. Bilan hydrologique – Bassin versant de la Seine 2. Débit moyen annuel à l’exutoire : définition = Eaux ruisselées sur BV + Eaux issues des nappes Qmoy= Er + Ed En étiage (sans pluies) le débit des rivières est soutenu par l’apport des eaux souterraines = Débit de Base  Pas de stockage dans les nappes (restitution totale < 1an)

12. II. Bilan hydrologique – Bassin versant de la Seine 2. Bilan hydrologique Q = 113 m3.s-1 P = 1013 mm Précipitations (P) = Ruissellement(R) + Infiltration(I) + Evapotranspiration (ETR) ± Stockage (lac, eaux souterraines profondes) Unité = mm

13. II. Bilan hydrologique – Bassin versant de la Seine 2. Bilan hydrologique Carte des précipitations annuelles moyennes sur 1970-1990 sur le bassin versant de la Seine (données Safran de Météo-France)

14. II. Bilan hydrologique – Bassin versant de la Seine 3. Estimation de l’ETR P = ETR + Qmoy(sans stockage) Q = 113 m3.s-1 = 3563568000 m3.an-1 = 328 mm.an-1 / S ≈ 10880 km2 = 10,88.109 m2 ETR = P – Qmoy = 1013 – 328 = 685 mm.an-1 P = 1013 mm.an-1 ETR mesurée = 585 mm.an-1

15. II. Bilan hydrologique – Bassin versant de la Seine 3. Estimation de l’ETR

16. III. Qualité de l’eau – Bassin versant de la Seine Mesures de qualité de l’eau en 2000, 2001, 2002: Poses Step Exutoire Montereau Yonne

17. III. Qualité de l’eau – Bassin versant de la Seine 1. Balances Ioniques Vérifier la balance ionique: Une solution ionique est électriquement neutre  la charge des cations est compensée par celle des anions: Σ cations = Σ anions MAJEURS: Ici: Ca2+ , Mg2+, K+, Na+ et Cl-, SO42-, NO3-, PO43-, ΣCO2d. • en éq.L-1!

18. III. Qualité de l’eau – Bassin versant de la Seine 1. Balances Ioniques (Σ[cations]éq - Σ[anions]éq) (Σ[cations]éq + Σ[anions]éq) Seuil: -5% < BI < 5% Vérifier la balance ionique: • en éq.L-1! Nb de charges électriques élémentaires portées par 1 mole d’ion (2 pour Ca2+) (-1 pour Cl-) Concentration massique (mg/L) Concentration en micro-équivalent C μéq./L= 1000 × C × valence ionique M Masse molaire atomique (g/mol) BI = * 100

19. III. Qualité de l’eau – Bassin versant de la Seine 1. Balances Ioniques Vérifier la balance ionique: • en éq.L-1!

20. III. Qualité de l’eau – Bassin versant de la Seine 2. Evolution spatiale de la qualité chimique de la Seine Bassin versant carbonaté à 200 km de la mer • La présence de silice amorphe est due à la présence de craie (rognons de silex) dans les couches du bassin versant. • Les sulfates correspondent à la présence d’un peu de gypse que l’on peut trouver dans les marnes et caillasses éocènes ou autres formations qui reposent sur la craie. • Ca2+ et HCO3-dus à la dissolution des carbonates. • Na+ et Cl-sont dus à la présence de sel dans les eaux de pluie.

21. III. Qualité de l’eau – Bassin versant de la Seine 2. Evolution spatiale de la qualité chimique de la Seine Bassin versant composé de roches cristallines à 500 km de la mer • Dans les feldspaths présence de K+, Na+ et Ca2+ • Dans le quartz présence de SiO2 • Dans les micas présence de Mg2+ et SiO2 • Dans les précipitations présence de sel donc de Na+ et Cl-

22. III. Qualité de l’eau – Bassin versant de la Seine 2. Evolution spatiale de la qualité chimique de la Seine 30 25 20 15 10 5 0 POSES Montereau Yonne amont 300 250 200 150 100 50 0 POSES Montereau Yonne amont Na 2000 Na 2001 Cl 2000 Influencé par la distance à l’océan (précipitations plus ou moins concentrées) Cl 2001 concentration massique (mg/L) Station avale Station amont Ca 2000 Ca 2001 HCO3 2000 Influencé par l’écoulement sur des roches carbonatées (carbonates, craie, marnes) HCO3 2001 saturation concentration massique (mg/L)

23. III. Qualité de l’eau – Bassin versant de la Seine 2. Evolution spatiale de la qualité chimique de la Seine

24. III. Qualité de l’eau – Bassin versant de la Seine 2. Evolution spatiale de la qualité chimique de la Seine Evolution de la quantité des ions Na+ et Cl- d’aval en amont Yonne amont

25. III. Qualité de l’eau – Bassin versant de la Seine 2. Evolution spatiale de la qualité chimique de la Seine Evolution des nitrates, phosphates et sulfates d’amont en aval

26. III. Qualité de l’eau – Bassin versant de la Seine 2. Evolution spatiale de la qualité chimique de la Seine Evolution des carbonates d’amont en aval

27. III. Qualité de l’eau – Bassin versant de la Seine 2. Evolution spatiale de la qualité chimique de la Seine Station Yonne amont : • bruit de fond ≡ roches traversées (cristallines et carbonatées) • Na2+ : Na roches + Na atmosphère • Cl- : Cl atmosphérique Très peu d’impacts anthropiques Station Yonne aval : • signature carbonatée, • nitrates : engrais des champs cultivés (surface agricole ↗↗). • NaCl : + proche de la mer Station de Poses : • Phosphates, nitrates , sulfates : pollution urbaine • Carbonates ↗↗ : bassin carbonaté Impact de la pollution de la ville de Paris et de sa banlieue

28. III. Qualité de l’eau – Bassin versant de la Seine 2. Evolution spatiale de la qualité chimique de la Seine Concentration en coliformes à Poses: 103 à 104 ind/100mL. Qualité de l’eau Poses Montereau Yonne Roches cristallines et carbonatées + eau de pluie + cultures (nitrates) + déchets urbains (phosphates, sulfates, Esc.col.) Roches cristallines et carbonatées + eau de pluie + cultures (nitrates) Roches cristallines et carbonatées + eau de pluie

29. III. Qualité de l’eau – Bassin versant de la Seine Mesures de qualité de l’eau en 2000, 2001, 2002: Poses : 4. 104 Step Exutoire Montereau: 500 Yonne100:

30. III. Qualité de l’eau – Bassin versant de la Seine 2. Evolution spatiale de la qualité chimique de la Seine Concentration en coliformes à Poses: 103 à 104 ind/100mL.

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