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ENSH

TABLE DES MATIERES

 

Exercice 1

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Caractéristiques de l’écoulement

1

 

Exercice 2

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Calcul des caractéristiques hydro-morphométriques

D’un bassin versant

10

Exercice 3

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Détermination de la précipitation moyenne sur l’ensemble d’un bassin versant (méthodes : Thiessen/Isohyètes)

19

Exercice 4

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Traitement des averses

27

Exercice 5

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Homogénéisation des données

40

Exercice 6

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Ajustement des pluies annuelles à la loi de Gauss.

55

Exercice 7

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Ajustement des pluies annuelles à la loi log normale.

69

Exercice 8

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Ajustement des pluies annuelles à la loi racine normale.

76

Exercice 9

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Ajustement des pluies maximales journalières à la loi de Gumbel.

83

Exercice 10

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Ajustement des pluies maximales journalières à la loi des extrêmes généralisée (loi GEV)

92

Exercice 11

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Ajustement des débits moyens annuels à la loi Pearson III

104

Exercice 12

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Utilisation de l'analyse en composantes principales pour l’analyse de régimes pluviométriques mensuels

114

Exercice 13

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Mesure des débits dans un cours d’eau : dépouillement d’un jaugeage au moulinet

123

Exercice 14

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Etablissement d’une courbe de tarage 

129

Exercice 15

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Etablissement et extrapolation d'une courbe de tarage

par la méthode de Stevens.

134

Exercice 16

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Estimation des crues de projet

142

Exercice 17

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Prévision d’étiage à longue échéance

150

Exercice 18

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Impact des changements climatiques sur les débits

168

Exercice 19

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Reconstitution de débits par modélisation pluie-débit

178

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Références bibliographiques

193

 

 

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REMERCIEMENTS

Je tiens à remercier tous ceux qui m’ont aidé à réaliser ce livre.

L’accueil chaleureux du directeur de Polytech’Nice-Sophia, le Professeur Philippe GOURBESVILLE et celui du directeur du département Hydro-informatique, le Professeur Philippe AUDRA, m’ont permis d’apprécier tous les moments que j’ai passés dans leur établissement durant cette année sabbatique 2015/16. Je leur en suis très reconnaissante.

Professeur Bénina Touaibia

 

 


 

 

 

AVANT- PROPOS

 

Ce livre est l’aboutissement de plus de 37 années d’enseignement dans des établissements d’enseignement supérieur (Ecole Nationale Supérieure d’Agronomie, ex INA d’Alger ; Institut National d’Agronomie de Chleff et l’Ecole Nationale Supérieure d’Hydraulique de Blida).

 

Sans l’appui de ma tutelle pour avoir bénéficié d’un congé scientifique (année sabbatique) et sans l’accueil spontané et chaleureux de l’école Polytech’Sophia Antipolis de l’Université de Nice, cet ouvrage n’aurait pu voir le jour, vu la charge pédagogique et le temps qui lui est imparti.

 

Pour mettre en valeur mon capital « expérience », des exercices corrigés sont élaborés, facilitant la démarche à suivre et la compréhension des méthodes de calcul, pouvant être faites avec un simple tableur (Excel).

 

La collaboration étroite de Jean-Pierre Laborde Professeur Emérite à Polytech’Sophia Antipolis, a été très précieuse. Son expérience en tant qu’enseignant durant des années, ses diverses expertises sur le bassin méditerranéen ont permis de mieux approcher la problématique du traitement de l’information, avec données, sans données ou données partielles.

 

Par ailleurs, il met librement à la disposition de la communauté universitaire, le logiciel simple et adapté (Hydrolab2018) couvrant une bonne partie d’une étude hydrologique. Les traitements ont été menés en parallèle par les méthodes classiques pour quelques exercices.

 

A l’heure où le développement des codes de calcul est à son apogée, le Docteur Pierre Brigode, maître de conférences et enseignant d’Hydrologie à Polytech’Sophia Antipolis s’est penché sur la modélisation et la simulation hydrologique et ce, pour offrir à la communauté universitaire un ouvrage complet.

 

Cet ouvrage a permis de regrouper et d’unifier les exercices dans les deux établissements des deux rives de la Méditerranée et de mettre en valeur l’importance d’une étude hydrologique dans tout aménagement hydraulique nécessitant ce genre de traitement. Pour éviter l’appréhension de l’hydrologie, cet ouvrage devient un outil incontournable pour aborder toute étude hydrologique.

Professeur Bénina TOUAIBIA

 

 

 

 

Sur l'ensemble du bassin méditerranéen, la maitrise des eaux de surface est une obligation pour assurer le développement harmonieux des territoires :

 

-          En premier lieu, la ressource en eau est un facteur limitant pour le développement économique. Les besoins en eau pour l'irrigation ne cessent de croître afin d'améliorer les rendements et de mettre en culture de nouvelles terres. De même, la consommation urbaine, aussi bien pour l'eau potable que pour les eaux industrielles, est de plus en plus forte.

 

-          La gestion des eaux ne se limite pas seulement à des problèmes de fourniture d'eau, mais elle concerne tout autant la protection des biens et des personnes contre les crues. Celles-ci paraissent parfois plus fréquentes et plus intenses, mais elles ont surtout de plus graves conséquences du fait de l'augmentation des surfaces vulnérables.

 

La maîtrise des eaux de surface nécessite que nos ingénieurs et aménageurs aient une bonne connaissance de l'hydrologie de leurs territoires.

 

L'hydrologie est une science de l'ingénieur au carrefour de nombreuses spécialités comme l'hydraulique, la climatologie, la géologie…… Elle fait appel également à de multiples outils comme les statistiques, l'informatique, l'hydrodynamique…

 

Dans chaque pays, la formation initiale et le perfectionnement de ses cadres sont la vocation de diverses écoles d'ingénieurs spécialisées. Madame Bénina TOUAÏBIA a une longue expérience à la fois de l'enseignement et de la pratique de l'hydrologie en Algérie et c’est pourquoi nous nous sommes associés à la rédaction de cet ouvrage offrant une série d’exercices d’hydrologie méditerranéenne.

 

Les énoncés et corrigés que nous proposons aux jeunes ingénieurs ont été choisis, de façon à mettre en pratique les enseignements de base en hydrologie et en s’appuyant sur des données méditerranéennes. Dans cet ouvrage, nous avons volontairement privilégié le traitement « manuel » des données hydrologiques. Bien sûr, la pratique opérationnelle offre une très large place aux traitements automatiques des données à travers divers logiciels de statistique et de modélisation des processus hydrologiques. Cependant l’utilisation éclairée de ces outils nécessite de bien en comprendre les démarches sous-jacentes. C’est ce que nous vous proposons de faire ici.

Professeur Jean-Pierre LABORDE

 

 

 

La modélisation pluie-débit est un exercice de plus en plus courant pour les ingénieurs hydrologues et ce dans différents contextes, tels que la reconstitution de séries de débits, la prévision de crues ou d’étiages ou encore la quantification d’impacts potentiels du changement climatique.

 

Les bassins versants méditerranéens sont généralement caractérisés par une faible disponibilité de données hydro-climatiques, ce qui impose l’utilisation de modèles simples et peu gourmands en termes de données d’entrées. C’est dans cet esprit que sont proposés trois exercices utilisant deux modèles pluie-débit issus de la même famille. Ces deux modèles, développés par l’équipe d’hydrologie des bassins versants d’IRSTEA à Antony, sont regroupés depuis le début de l’année 2017 dans un « package » GNU R et donc téléchargeables et utilisables gratuitement.

 

Docteur Pierre BRIGODE

 

 

 

 

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