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Caractérisation hydrologique du micro-bassin versant de la ravine Boulmier (6ème section, Cayes, Haà¯ti)


par Bob E Saint Fleur
Faculté d'Agronomie et de Médecine Vétérinaire (FAMV), Université d'Etat d'Haïti (UEH) - Ingénieur-Agronome du Génie Rural 2015
  

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V.- RESULTATS ET DISCUSSION

5.1. Caractéristiques hydrométéorologiques de la zone

5.1.1. Étude de la pluviométrie au niveau de la zone

Il n'existe pas de données récentes suffisantes, spécifiques au micro BV de la ravine de Boulmier, on lui assigne les données de la station hydrométéorologique de Cavaillon.

5.1.1.1. Série pluviométrique disponible au niveau de la zone

Les données pluviométriques disponibles au niveau de la station de Cavaillon sont celles de 1952-1968 et celle de 1979-1991 (voir annexe). Évidemment, ces données sont manquantes et leur enregistrement présente des interruptions. Pour mieux apprécier la variation temporelle de la pluviométrie en ces lieux, on se contente de comparer les valeurs mensuelles moyennes, maximales et minimales de la pluie entre ces deux séries de données. La distribution de ces données et la variation observée entre les deux séries sont illustrées au niveau des figures 5, 6, 7 et 8.

Pluviometrie à Cavaillon (1952-1968)

 

1200 1000 800 600 400 200

0

 
 
 

Hauteur (mm)

 

Max (1952-1968)
Min (1952-1968)
Moy (1952-1968)

 
 
 
 
 

Figure 5 : Pluviométrie mensuelle à Cavaillon de 1952 à 1968

Notons qu'il est figuré deux pics dont les hauteurs sont nettement décalées l'une par rapport à l'autre, l'un en juin et l'autre en Octobre.

36

Pluviometrie à Cavaillon (1979-1991)

 

1200 1000 800 600 400 200

0

 
 
 

Hauteur (mm)

 

Max (1979-1991)
Min (1979-1991)
Moy (1979-1991)

 
 
 
 
 

Figure 6 : Pluviométrie mensuelle à Cavaillon de 1979 à 1991

Notons ici que l'ordre des pics se respecte, mais l'écart se réduit carrément. La physiographie des pluies change remarquablement.

Le mois Octobre demeure le mois le plus pluvieux entre les deux séries. Il y a également une évolution de la tendance à la concentration de pluies au niveau du trimestre de Septembre-Octobre et novembre. Vu la tendance des graphes ci-dessus, on constate que la quantité de pluie qui tombe dans le temps a tendance à diminuer. On a comparé les pluies moyennes et les pluies maximales entre les deux séries, qui s'écartent en moyenne à 25 ans, les écarts obtenus sont notables même si il y a chevauchement quelques parts. Ces comparaisons sont présentées au niveau des figues 7et 8.

Variation des pluies moyennes (25 ans)

 

350.0 300.0 250.0 200.0 150.0 100.0 50.0

0.0

 
 
 

hauteur (mm)

 

Moy (1952-1968)
Moy (1979-1991)

 
 
 
 
 

Figure 7 : Écarts entre les hauteurs de pluies moyennes en 25 ans

Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec

Figure 9 : Résultat du test de double masse pour la série 1979-1991

37

Variation de pluies max (25 ans)

 

1200 1000 800 600 400 200

0

 
 
 

Hauteur (mm)

 

Max (1952-1968) Max (1979-1991)

 
 
 
 
 

Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec

Figure 8 : Écarts entre les hauteurs de pluies maximales en 25 ans

Comme mentionné plus haut, on note un renversement de la tendance des saisons pluvieuses. C'est comme si le trimestre mai-juin-juillet s'appauvrit en pluie alors que celui du Septembre-Octobre-Novembre s'enrichit. Le pic de Juin se recule sur Avril alors que celui d'Octobre persiste quoique l'amplitude diminue carrément. En fin de compte, la diminution quantitative des pluies reste éminente d'années en années.

De toute évidence, ces données sont révélées discontinues, manquantes et un peu anciennes. Pour ces raisons, il est nécessaire que ces données soient complétées. Ce qui nécessite avant tout que la série disponible subisse un test d'homogénéité avec une station voisine complète.

5.1.1.2. Vérification des données disponibles

Test de double masse cavaillon-Cayes (Serie 1)

3000.0

2000.0

1000.0

0.0

y = 1.1571x + 50.32

R2 = 0.9994

0.0 500.0 1000.0 1500.0 2000.0 2500.0

Cavaillon (1952-1968)

Cayes (1952-1968)

Pour tester l'homogénéité des données de la station de Cavaillon, on y a procédé à un test de double masse par rapport à celle des Cayes qui est la station qui lui est la plus proche. Les résultats de ces tests sont présentés au niveau des figures 9 et 10.

38

Test de double masse Cayes-Cavaillon (Serie 2)

1500.0

1000.0

500.0

0.0

Cayes (1979-1991)

0.0 200.0 400.0 600.0 800.0 1000.0 1200.0 1400.0 1600.0

Cavaillon (1979-1991)

y = 0.9107x + 44.703

R2 = 0.9888

Figure 10 : Résultat du test de double masse pour la série 1979-1991

Vu l'alignement des points sur la droite de corrélation ; vu les résultats des coefficients de corrélation dans les deux cas, les données pluviométriques de la station de Cavaillon sont compatibles à celles des Cayes. Et donc, la station de Cayes est qualifiée comme base pour l'extension des données de la station de Cavaillon.

5.1.1.3. Considération sur les données pluviométriques des Cayes

Les données disponibles au niveau de la station des Cayes manquent la série 2001-2013, ce qui représente un petit souci pour l'extension à celles de Cavaillon. Les données de la station de Camp-Périn4 sont apparemment récentes, mais manquent la série de 19801999. Pourvu qu'il existe une corrélation suffisante entre les données des stations Cayes et Camp-Périn, ces données sont utilisées pour compléter celles des Cayes.

5.1.1.4. Étude des possibilités d'extension des données pluviométriques

L'étude de la possibilité d'étendre les données de la station de Cavaillon se fait en analysant la corrélation linéaire qui existe entre elle et celle des Cayes. Normalement, ça passe par l'appréciation du regroupement des points autour de la droite de régression linéaire, ou à travers la valeur de la racine carré du coefficient de corrélation (R) associé à l'équation de régression du graphique. Cette corrélation est considérée bonne si R = 0,7. Les tests montrent qu'il existe une corrélation suffisante entre les données des stations Cayes et de Cavaillon, cette corrélation a été également révélée meilleure par comparaison à celles de la station de Camp-Périn.

4 Une zone en amont du bassin versant de la rivière Cavaillon

Figure 13 : Corrélation entre les données des stations Cayes et Camp-Périn (P.moy)

39

Les résultats de ce test sont présentés au niveau des figures 11, 12 et 13 pour les pluies moyennes, et les figures 14 et 15 pour les pluies maximales. Et, le résumé de la situation se trouve au niveau des tableaux 7 et 8.

Ø Cas des pluies mensuelles moyennes interannuelles

y = 2.0898x - 85.145 R2 = 0.6742

Series1

Linear (Series1)

0.0

600.0

400.0

200.0

0.0 50.0 100.0 150.0 200.0

Cayes (1979-1989)

Cavailon (1979-1989)

Correlation Cayes-Cavaillon (1979-1989)

Figure 11 : Corrélation linéaire entre les données des stations Cayes et Cavaillon

Correlation Cayes-Cavaillon (1952-1968)

y = 0.6206x + 37.502 R2 = 0.3657

Series1

Linear (Series1)

300.0

200.0

100.0

0.0

0.0 50.0 100.0 150.0 200.0 250.0

cayes (1952-1968)

Cavaillon (1952-1968)

Figure 12 : Corrélation linéaire entre les données des stations Cayes et Cavaillon

Correllation Cayes- Camp-Perin (1924-1946)

0.0 50.0 100.0 150.0 200.0 250.0 300.0

Cayes (1924-1946)

y = 0.93x + 28.481 R2 = 0.513

Series1

Linear (Series1)

Camp-Perin (1924-1946)

400.0

300.0

200.0

100.0

0.0

La corrélation qui existe entre la station de Cayes et celle de Camp-Périn est bonne, et le résultat du test est présenté au niveau de la figure 13.

Cayes (1924-1944)

1000

500

0

0.0 200.0 400.0 600.0 800.0 1000.0 Camp-Perin (1924-1944)

Correlation Cayes - Camp-Perin

y = 0.8636x + 97.837 R2 = 0.6194

Series1

Linear (Series1)

Figure 15 : Corrélation linéaire entre les stations Cavaillon et Cayes (P. max)

40

Selon cette figure, il existe une assez bonne corrélation entre les données des deux stations car les points restent plus ou moins concentrés autour de la droite. Le tableau 7 présente un résumé de l'étude des possibilités d'extension des données pluviométriques mensuelles interannuelles des stations de Cayes et celles de Cavaillon.

Tableau 7: Coefficient de corrélation par rapport aux Cayes des pluies moyennes(P.moy)

Station

Camp-Périn

Cavaillon

Période

1924-1946

1952-1968

1979-1989

Taille

23

17

11

Équation

y = 0.93x + 28.481

y = 0.62x + 37.5

y = 2.09x - 85.15

Coefficient (R2)

0.513

0.3657

0.6742

Coefficient (R)

0.7162

0.6047

0.821

 

Selon le tableau 7 de la page précédente, les corrélations sont suffisantes dans les deux cas pour la station Cayes.

Ø Cas des pluies maximales annuelles

Correlation Cayes-Cavaillon

y = 0.97x + 2.6153 R2 = 0.4938

Series1

Linear (Series1)

1000

800

600

400

200

0

0.0 200.0 400.0 600.0 800.0

Cayes (1952-1968)

Cavaillon (1952-1968)

Figure 14 : Corrélation linéaire entre les stations Cavaillon et Cayes (P. max)

Tableau 9 : Le pluies moyennes extrapolées

Année

Stations

 

Camp-Périn

Cavaillon

1980

121.2

141.2

125.6

1981

125.7

145.4

81.0

1982

66.1

89.9

94.3

1983

79.5

102.4

76.8

1984

84.0

106.6

135.1

1985

66.7

90.5

73.1

1986

87.5

109.9

59.6

1987

97.8

119.4

117.2

1988

85.6

108.1

142.3

1989

108.9

129.8

98.4

1990

164.3

181.3

70.2

1991

105.6

126.7

103.1

1992

113.9

134.4

108.2

1993

156.7

174.2

134.7

1994

144.1

162.5

126.9

1995

141.9

160.4

125.5

1996

170.7

187.2

143.4

1997

111.8

132.4

106.9

 

1998

152.2

170.0

132.0

1999

176.2

192.3

146.8

2000

120.8

167.0

112.5

2001

110.8

126.9

106.3

2002

128.9

221.5

117.5

2003

119.7

148.0

111.8

2004

122.0

141.9

113.2

2005

206.5

220.5

165.6

2006

138.8

157.6

123.6

2007

247.5

258.7

191.1

2008

218.7

231.9

173.2

2009

140.1

158.7

124.4

2010

228.2

240.7

179.1

2011

221.5

234.5

175.0

2012

194.9

209.7

158.4

2013

91.4

113.5

94.2

 

Extension via Cam-Perin

41

Les résultats numériques de ces tests de corrélation sont résumés dans le tableau 8. Tableau 8: Coefficient de corrélation par rapport à Cayes pour les pluies maximales

Station

Camp-Périn

Cavaillon

Période

1924-1944

1952-1968

Taille

21

17

Équation

y = 0.8636x + 97.837

y = 0.97x + 2.6153

Coefficient (R2)

0.6194

0.4938

Coefficient (R)

0.7870

0.7027

 

Les pluies maximales entre les stations Camp-Périn et Cavaillon corrélées avec celles des Cayes présentent à chaque fois une corrélation suffisante, car R > 0,7.

5.1.1.5. Extension des données pluviométriques

En utilisant l'équation de régression entre les séries considérées, on a pu générer les

données manquantes entre les stations ayant une corrélation suffisante entre elles. En résumé, les données manquantes de la station des Cayes sont complétées par extension via celles de Camp-Périn. Puis, celles de Cavaillon sont étendues par le biais de celles des Cayes. Les données étendues sont présentées au niveau des tableaux 8 et 9.

Ø Cas des pluies mensuelles moyennes interannuelles

Extension via Cayes

Années

Stations

 

Camp-Périn

Cavaillon

1963

425.8

423

444

1964

281.2

390

287

1965

493.7

877

413

1966

503.7

218.5

317

1967

294.0

305

265

1968

290.4

520

129

1969

522.5

355

509.4

1970

211.5

424.7

207.8

1971

260.9

706

255.7

1972

727.8

574.6

708.6

1973

681.6

350.2

663.8

1974

333.0

445.2

325.6

1975

227.0

213

222.8

1976

242.6

641.6

237.9

1977

489.2

385

477.1

1978

557.4

1130.4

543.3

1979

578.1

528.2

617

1980

207.7

364.8

403.5

1981

384.5

515.9

179.2

1982

203.7

361.4

255.7

1983

326.1

466.0

191.4

1984

261.6

410.8

280.6

1985

145.9

311.9

292

1986

209.8

366.6

180

1987

268.2

416.5

237.9

1988

281.9

428.2

546.6

1989

202.0

359.9

280.8

 

1990

181.7

342.5

184

1991

275.1

422.4

269.5

1992

249.0

400.1

244.1

1993

474.2

592.6

462.6

1994

344.3

481.5

336.6

1995

353.9

489.8

345.9

1996

286.1

431.8

280.1

1997

209.4

366.2

205.7

1998

276.6

423.7

270.9

1999

342.1

479.7

334.5

2000

291.4

455

285.3

2001

275.2

389.2

269.6

2002

455.7

871

444.6

2003

210.2

212

206.5

2004

533.2

543

519.8

2005

761.5

738.2

741.3

2006

270.9

318.8

265.4

2007

1122.5

1046.8

1091.4

2008

574.3

578.2

559.7

2009

471.6

490.4

460.1

2010

492.9

508.6

480.7

2011

642.2

636.2

625.5

2012

652.9

645.4

636.0

2013

167.7

230.6

165.3

 

 

Extension avec celles de Camp-

Périn

 

Extension avec celles des Cayes

 

42

Normalement, pour effectuer une bonne analyse sur une série de données chronologique, cette série-là doit avoir une taille d'au moins 30 (ans). Alors, pour les pluies moyennes, on a considérées les données de la série 1980-2013, donc une taille de 34.

Ø Cas des pluies mensuelles maximales interannuelles

L'application de l'équation de corrélation linéaire aux séries de pluies maximales a permis de générer les données manquantes, et elles sont présentées dans le tableau 10.

Tableau 10 : Extension des pluviométries maximales entre les Stations

43

5.2. Traitement des données pluviométriques moyennes et maximales

5.2.1. Choix et étude de l'applicabilité des lois statistiques

Le traitement statistique des donnes pluviométriques passe d'abord par le choix d'une loi qui suivrait plus ou moins bien la tendance de l'échantillon en question. Pour se faire, on a considéré deux lois, celle de Gauss et celle de Gumbel, sur lesquelles des tests d'ajustement et d'adéquation ont été réalisés par la suite. Les tests d'ajustement qu'on a réalisés ont montré que la loi de Gauss suit assez bien la tendance de l'échantillon des pluies moyennes, et celle de Gumbel, celui des pluies maximales. Les tests d'adéquation Chi 2 de Pearson ont montré que ces deux lois (Gauss et Gumbel) sont adéquates, car elles ont présenté respectivement des probabilités au dépassement de 32,6 % et 6 %, qui sont évidemment supérieures au seuil de rejet 5 % considéré en hydrologie de projet (Obled, 2007).

5.2.2. Détermination des pluies P5, P10, P25, P50, P100

Ø Les pluies mensuelles moyennes périodiques

L'application de la loi de Gauss à la série des pluies mensuelles moyennes de la station de Cavaillon a permis de déterminer les pluies mensuelles moyennes pour des fréquences de 5 ans, 10 ans, 25 ans, 50 ans et 100 ans, les différentes hauteurs de ces pluies périodiques sont présentées au niveau du Tableau 11.

Tableau 11 : Les pluies théoriques moyennes au niveau de Cavaillon

T (ans)

P(x)

UT

Moyenne

Ecart-Type

PT (mm)

5

0,20

0,84

122

32,473

149,3

10

0,10

1,28

122

32,473

163,6

25

0,04

1,75

122

32,473

178,8

50

0,02

2,05

122

32,473

188,6

100

0,01

2,32

122

32,473

197,3

 

T : temps de retour ; P(x) : Probabilité au dépassement ; UT : Variable réduite de la loi pour le temps T PT : précipitation estimée par la loi Gauss pour le temps de retour T

Les pluies moyennes mensuelles annuelles pour les fréquences d'apparition de 5 à 100 ans (inclusivement) varient de 149 mm à 197 mm au niveau de la zone de Cavaillon, donc au niveau de Boulmier également.

44

Ø Les pluies théoriques maximales

L'application de la loi de Gumbel à la série des pluies mensuelles maximales a permis de déterminer les pluies maximales récurrentes suivant les temps de retours spécifiés. Le tableau 12 présente la variation de ces pluies périodiques.

Tableau 12 : Représentation des pluies théoriques maximales

T (ans)

F(x)

UT

Moyenne

Ecart-Type

â

á

PT

5

0.8

1.49993

375.6

188.1267

290.931697

146.738826

511.0

10

0.9

2.25036

375.6

188.1267

290.931697

146.738826

621.1

25

0.96

3.19853

375.6

188.1267

290.931697

146.738826

760.3

50

0.98

3.90193

375.6

188.1267

290.931697

146.738826

863.5

100

0.99

4.60014923

375.6

188.1267

290.931697

146.738826

966.0

 

Les pluies mensuelles maximales au niveau de la zone de Boulmier, pour les fréquences d'apparitions de 5 à 100 ans (inclusivement), varient de 511 mm à 966 mm.

5.3. Les épisodes pluvieux observés au niveau du MBVB

Cette année fut pratiquement presqu'une année de sècheresse au niveau du MBVB, pour 7 mois passé sur terrain, on n'a pu assister qu'à trois évènements pluvieux accompagnés d'écoulement de l'eau à l'exutoire. Ces épisodes se concentrent au niveau des mois de Septembre et d'Octobre. La figure 16 présente pour deux mois, la pluviométrie enregistrée au niveau de la zone.

hauteur pluie (mm)

40

50

30

20

10

0

Pluviometrie au niveau du MBVB

Figure 16 : Pluviométrie du 26 Aout au 31octobre 2014 au niveau du MBVB

Pour cette série, les hauteurs de pluie les plus importantes ont été enregistrées le 15 Septembre, le 26 septembre et le 9 octobre. Elles sont importantes parce qu'elles étaient

Figure 18 : Précipitation du 15 Septembre au niveau du MBVB

45

les seules à avoir pu mettre le micro BV en activité pour cette période-là. La figure 17 présente ces épisodes avec leur intensité respective.

Intensite (mm/min)

-0.05

0.65

0.55

0.45

0.35

0.25

0.15

0.05

Hauteur et intensités des pluies

40

0

80

20

60

100

Intensites Pluie

Figure 17 : Hyétogrammes du 26 Aout au 31 Octobre 2014 au niveau du MBVB

Pour les trois pluies les plus importantes de la série qui sont respectivement de 43 mm, de 28 mm et de 24,8 mm, on constate que leurs intensités s'inversent au classement ; celle du 9 octobre était la plus intense, celle du 15 septembre en était la moindre. Les Hyétogrammes séparés de ces trois épisodes pluvieux sont présentés au niveau des figures 18, 19 et 20.

Hyetogramme du 15 Septembre 2014

intyensite (mm/min)

0.8 0.6 0.4 0.2

0

 
 
 
 
 

hh:mm:ss

46

Hyetogramme du 26 Septembre 2014

1

Intensite (mm/min)

0

0.8

0.6

0.4

0.2

hh:mm:ss

Figure 19 : Précipitation du 26 Septembre au niveau du MBVB

Intensites (mm/min)

0.500

0.000

1.500

1.000

Hyetogramme du 9 octobre 2014

hh:mm:ss

Figure 20 : Précipitation du 9 Octobre au niveau du MBVB

5.4. Principales caractéristiques physiographiques du MBVB

5.4.1. Caractéristiques morphométriques du MBVB

Le calcul des principaux paramètres caractéristiques du micro BV de Boulmier a permis de constater que ce micro BV s'étend sur une superficie de 26,356 ha pour un périmètre de 2,03 km, avec un KG de 1,107, il présente donc une forme quasi circulaire. Les versants de ce micro BV sont très accidentés car les altitudes maximales et minimales varient de 165 m à 37,5 m sur sa faible étendue, il présente une pente moyenne de 40,1 %. À certains endroits, on peut observer des pentes au-delà de 60% (fig. 3). Le tableau 13 et les figures 21 et 22 présentent un résumé de ces principaux paramètres caractéristiques et une vue assez fidèle du relief du MBVB.

47

Tableau 13 : Caractéristiques descriptifs du micro bassin versant de la ravine Boulmier

Caractéristiques

Valeurs

Superficie 2D du micro bassin :

0,263560 km2

Superficie 3D du micro bassin :

0,30 km2

Coefficient d'abattement :

1

Périmètre du micro bassin :

2,0308 km

Longueur du bassin versant :

~ 385 m

Longueur totale des courbes de niveau équidistantes de 5 m :

21,185 km

Indice de Compacité de Gravélius :

1,107

Altitude maximale :

165 m

Altitude minimale

37,5 m

Altitude moyenne :

93,45 m

Altitude médiane :

95,5 m

Pente moyenne du micro bassin :

401,897 m/km

 

5.4.2. MNT et courbe hypsométrique

Le MNT étant très important dans l'appréciation topographique du micro By, et surtout dans la construction de la courbe hypsométrique est présenté dans la figure 21. Par simple observation sur les versants, on constate que c'est assez accidenté car les bandes intermédiaires, hautes de 10 m se resserrent plus au niveau du flanc moyen supérieur.

Figure 21 : MNT du MBVB, extrait du mémoire de B. Grellier

Legend

Reseau Hyd. 2014 Courbes 5 m Habitats_et_Cours Jardins_vivriers Paturage

Vetiver

EspaceBoisee

Limite MBVB

Carte de couverture du sol

du MBVB

0 35 70 140 210 280

Universite d'Etat d'Haiti
(UEH)
Faculte d'Agronomie et de Medecine Veterinaire
(FAMV)

Realise par: SAINT FLEUR Bob E.

.

014

Figure 23 : Carte de couverture du sol au niveau du MBVB

48

La courbe hypsométrique étant un paramètre assez représentatif de l'étendue du relief laisse à déduire que ce dernier est plus ou moins uniforme par le fait que les altitudes moyennes et médianes se dénivèlent de seulement 2,05 m sur une plage de 127,5 m.

Figure 22 : Courbe hypsométrique du micro bassin de la ravine Boulmier

5.4.2. Indice de couverture du sol

L'état de la couverture d'un bassin versant compte pour beaucoup dans sa réponse hydrologique, compte tenu du fait que la présence de certaines structures facilite l'infiltration de l'eau dans le sol en réduisant en même temps la tendance érosive d'une averse agressive. Entretemps, le but et la pratique de certaines cultures peuvent venir tout renverser. L'état de couverture du sol du MBVB est présenté dans la figure 23.

Legend

Reso Hydro. Mbvb 2014

Courbes 5 m

Limite MBVB

Le Reseau hydrographique

du MBVB

0 35 70 140 210 280

Universite d'Etat d'Haiti
(UEH)
Faculte d'Agronomie et de Medecine Veterinaire
(FAMV)

Realise par: SAINT FLEUR Bob E.

.

2014

Figure 24 : Réseau hydrographique actuelle du MBVB

49

 

Repartition de la couverture
du Sol du MBVB

Le vétiver reste la couverture dominante sur le micro bassin versant (~52%). Ceci

 

1%

Vetiver

ne serait pas sans effet sur l'écoulement

 

9%

 

au niveau du bassin versant par le simple

 
 

Espace boisee

 
 

17%

 

fait que c'est une culture potentiellement

 

52% Paturage

 
 

21%

Jardin

érosive de par sa vocation d'exploitation, il arrive qu'il ne reste à certains endroits que la roche mère qui s'affleure. Cette si-

 
 

niveau de ce MBV. Le pâturage à la corde au niveau de ces versants pentus va

également dans le même sens. En fin de compte, sauf un peu moindre pour les espaces

boisées, toutes les pratiques de mise en valeur exercées sur ce micro BV contribuent à

accélérer l'écoulement vers les drains.

 

5.4.3. Le réseau hydrographique

5.4.4.1. Les caractéristiques du réseau hydrographique du MBVB

La cartographie du réseau hydrographique a permis d'avoir une vue synthétique de la configuration du réseau qui draine le MBVB. Ce réseau est présenté dans la figure 24.

50

L'évaluation des principaux paramètres caractéristiques du réseau a permis de constater que le réseau hydrographique du MBVB présente une configuration de type dendritique. Le réseau principal est d'ordre 3, long de 720,5 m et accuse un régime d'écoulement temporaire et réagit suivant une pente hydraulique de 9,6 %. Ce réseau principal est alimenté par dix (10) cours d'eau secondaires et, ces derniers par six (6) cours d'eau tertiaires. Le plus long cheminement que peut parcourir une goutte d'eau sur ce MBV est de 782 m. Le réseau de drainage déployé présente une longueur totale de 3,093 km, sa densité de drainage est de 11,7 km/km2, donc une constante de stabilité très faible de 0,085 km2/km. Ces résultats sont résumés dans le tableau 14.

Tableau 14 : Les paramètres descriptifs du réseau hydrographique du MBVB

Caractéristiques

Valeurs

Type du réseau

Dendritique

Ordre du réseau (Strahler)

3

Longueur du cours d'eau principal

720.5 m

Régime du cours d'eau principal

Temporaire

Altitude maximale

125 m

Altitude minimale

37 m

Altitude à 15% de la distance à l'exutoire (108 m)

40 m

Altitude à 90% de la distance à l'exutoire (648.5 m)

92 m

Pente moyenne du cours d'eau principal

9,6 %

Nombre de cours d'eau secondaire

10

Nombre de cours d'eau tertiaire

6

Longueur totale des cours d'eau

3092,94 m

Longueur moyenne des cours d'eau secondaires

195,111 m

Longueur moyenne des cours d'eau tertiaires

90,458

Densité de drainage (Dd)

11,73 km/km2

Constante de stabilité du réseau (C=1/Dd)

0,08525 km2/km

Densité hydrographique (F)

64,5 drains/km2

Rapport de confluence (RB) du réseau primaire

10/1

Rapport de confluence (RB) des réseaux secondaires

6/10

Rapport des longueurs (RL) pour les cours d'eau secondaires

2,046

Rapport des longueurs (RL) pour le cours d'eau principale

3,892

Longueur du plus long cheminement de l'eau

782,05 m

 

Legend

Reseau Hyd. Av. 2003 Rigoles 3- 5 ans Reseau Hyd. 2014 Courbes 5 m Limite MBVB

Les sous-micro BV

du MBVB

0 40 80 160 240 320

Metre

Universite d'Etat d'Haiti
(UEH)
Faculte d'Agronomie et de Medecine Veterinaire
(FAMV)

Realise par: SAINT FLEUR Bob E.

.

Figure 26 : Quelques pistes de la différenciation du réseau hydrographique du MBVB

51

La figure 25 présente le profil topographique du cours d'eau principal.

Figure 25 : Profile en long du cours d'eau principal du MBVB

5.4.4.2. Différenciation du réseau hydrographique

Étant donné que l'érosion est d'actualité au niveau du MBVB, le réseau hydrographique ne saurait rester statique. Dans son dynamisme, le réseau s'allonge et des rigoles apparaissent et se différencient graduellement. Ce qui contribuera à augmenter la tendance au drainage rapide du MBV. Une vue globale de la situation est présentée à la figure 26.

Legend

Reseau Hyd. 2014

Courbes 5 m

SousBvOutline

FID_SousBv

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Limite MBVB

7

Les sous-micro BV

du MBVB

8

4

3

0

6

5

2

0 35 70 140 210 280

Metres

Universite d'Etat d'Haiti

(UEH)

Faculte d'Agronomie et de Medecine Veterinaire (FAMV)

Realise par: SAINT FLEUR Bob E.

1

.

tboc

Figure 27 : Représentation des différents sous-micros bassin du MBVB

52

C'est en effet un réseau très jeune et assez instable, vues leurs pentes et le niveau d'érosion de leur lit contrairement aux grandes rivières des plaines ou la sédimentation et la faible pente prédominent (Musy, 2005). Les sommets des versants sont dans la plus part des cas occupés par la culture du vétiver, cultivée à des fins d'exploitation, elle contribue à une diminution continue et progressive de la consistance du sol. Donc, en présence d'une sollicitation agressive, l'érosion en nappe passe rapidement en rigole, ce qui donne lieu le plus souvent à ces jeunes rigoles-là. Selon les habitants de la zone, ces rigoles auraient atteint leur taille actuelle avec le dernier cyclone en 2008 (ou 2012) où ils ont pu assister à un débordement étonnant de la ravine principale. Les endroits où l'on trouve les rigoles correspondent aux zones dont la partie amont est occupée soit par une construction de grande surface (une église) ou une grande surface de roche affleurée, soit un endroit ou la surface à drainer est très grande par rapport au drain naturel existant. Parfois, l'eau suit un petit sentier ensuite, suivant la pente et la position du drain tributaire, il se détourne ver celui-ci.

5.4.5. Les différents sous micro BV de la ravine de Boulmier

Le MBVB est divisé en neuf (9) sous-unités suivant les cours d'eau secondaires. Ces sous-unités appelées sous-micros BV sont présentées au niveau de la figure 27.

53

Le micro BV étant très petit, il n'y a pas une identification nominale des sous-micros BV, ainsi tout porte le nom de Boulmier.

5.5. Particularités hydrologiques du MBVB

5.5.1. Description des Sous-MBV et appréciation du coefficient de ruissellement

Le micro bassin versant a été divisé en autant de sous-micros bassins que de cours d'eau secondaires, tel qu'il est présenté au niveau de la figure 27. Suivant la carte de couverture du sol, la culture dominante sur chaque sous-unité a été considérée comme représentative de celle-là. La classe de pente dominante a été également retenue comme représentative avec un petit accent sur la classe qui vient juste après, si c'est important. Ce dernier est identifié avec un signe (+) du côté de la classe dominante secondaire. Le coefficient de ruissellement pondéré est calculé suivant deux recommandations ; celle de la méthode rationnelle et celle des Suisses. Les caractéristiques des sous-micros bassins et les résultats du coefficient de ruissellement sont présentés au niveau du tableau 15.

Tableau 15 : Coefficient de ruissellement et caractéristiques des sous-micros BV

Sous- MBV

Surface (Si)(m2)

Culture dominante

Descriptif

Classe de pente

dominante

Pente

Cr Meth. Ratio

Cr Meth. Suiss

Si x Ci (m2)

0

25207,48

Pâturage

Chiendents ras

40-60 +

55 %

0,90

0,35

8822,6

1

20801,91

Vétiver

Prairie

20-40

30 %

0,80

0,55

11441,1

2

69378,68

Vétiver

Prairie

20-40+

40 %

0,82

0,62

43014,8

3

50708,15

Vétiver

Prairie

20-40+

40 %

0,82

0,62

31439,1

4

10021,8

Jardins vivriers

Culture couvrante

20-40

30 %

0,85

0,55

5512

5

25169,18

Vétiver

Prairie

20-40

30 %

0,80

0,55

13843,1

6

19786,26

Vétiver

Prairie

40-60

50 %

0,85

0,69

13652,5

7

26241,38

Pâturage

Chiendents ras

40-60 +

55 %

0,90

0,72

18893,8

8

16356,34

Espace boisée

Sous-bois touffus

40-60

50 %

0,70

0,17

2780,6

Total

263560

? Ci x Si

149399.5

 

CP = ??

? Ci Si

X

 

0,828

0,57

 
 
 

Comparativement aux valeurs expérimentales du Cr, la valeur 0,828 obtenue par les recommandations de la méthode rationnelle peut conduire à une surévaluation du débit à l'exutoire. De ce fait, on retient de préférence celle obtenue par les recommandations

Debit (l/s)

150

100

50

0

15:50:00 15:56:00 16:02:00 16:08:00 16:14:00 16:20:00 16:26:00 16:32:00 16:38:00 16:44:00 16:50:00 16:56:00 17:02:00 17:08:00 17:14:00 17:20:00 17:26:00 17:32:00 17:38:00 17:44:00 17:50:00

Reaction hydrologique du MBVB le 26/09/2014

0

0.5

1

1.5

2

Figure 29 : L'hyétogramme et l' hydrogramme du 26 Septembre

54

Suisse. Le coefficient de ruissellement pondéré du MBVB vaut donc 0,57. Ceci sous-entend que le ruissellement à la suite d'un épisode pluvieux est très important au niveau de ce micro BV. Et, à cause de son attitude réactive rapide, le MBV rejette la plus grande partie de l'eau qu'il reçoit. Par cette propriété, ce MBV a une grande influence sur l'écoulement et sur la réaction hydrologique de la rivière principale.

5.5.2. Comportement hydrologique du MBVB face aux épisodes observés

La réaction hydrologique est traduite par la réponse du bassin à travers un hydrogramme à l'exutoire suite à une pluie d'une intensité quelconque dont la distribution temporelle sur ce BV est représentée par un hyétogramme. La plus courte des pluies de cette série était celle du 9 Octobre, elle était donc la plus agressive. Mais sa taille si petite n'a pas pu permettre de découvrir avec suffisance les tendances caractéristiques persistantes du MBVB. Les réactions du MBVB traduites au niveau des figures 28,29 et 30.

Debit (l/s)

400

600

500

300

200

100

0

Reaction hydrologique du MBVB le 15/09/2014

hh:mm:ss

-0.4 0.1 0.6 1.1 1.6

Figure 28 : L'hyétogramme et l' hydrogramme du 15 Septembre

55

Debit (l/s)

200

150

100

50

0

Reaction hydrologique du MBVB le 9/10/2014

hh:mm:ss

0

0.5

1

1.5

2

2.5

Figure 30 : L'hyétogramme et l' hydrogramme du 9 Octobre

Le résumé et les paramètres caractérisant le comportement hydrologique du MBVB à travers ces figures sont récapitulés au niveau des tableaux 16 et 17.

Tableau 16 : Récapitulatif des trois évènements pluvieux étudiés

Date

Pluie

Ecoulement

 

H (mm)

Int.

(mm/mn)

Vp (m3)

Qp (m3/s)

Durée (mn)

Q. moy (m3/s)

V.r. (m3)

H.r. (mm)

Cr (Vp/Vr)

15/09

138

43

0,312

11333,1

1,369

156

0,0854

799,34

3,03

0,0705

26/09

75

28

0,37

7379,7

1,64

66

0,0249

98,64

0,38

0,0134

9/10

60

24,8

0,41

6536,3

1,81

67

0,0272

109,34

0,41

0,017

 

Q.moy. : débit moyen ; V.r. : Volume ruisselé ; H.r. : hauteur ruisselée ; Cr. : Coef. de ruissellement ; Vp. : Volume précipité ;

5.5.3. Temps de concentration du MBVB

Le temps de concentration Tc du MBVB calculé en utilisant la formule de Ventura est de 6,2 mn. Avec une superficie relativement petite (26,3560 ha) et des pentes importantes en moyenne de 40%, le temps de concentration assez court de 6,2 minutes montre que le MBV à cette capacité de réagir rapidement aux pluies de fortes intensités et de courtes durées. Entretemps, les valeurs expérimentales les plus rapprochées obtenues pour ce paramètre lors de ces épisodes est de l'ordre de 11 minutes. Ce qui signifie que cette valeur du Tc peut être acceptée comme pouvant caractériser ce micro BV.

5.5.4. Temps de base (Tb)

En tant qu'un paramètre plutôt dépendant de l'intensité et la durée de l'épisode en question, il reste très variable, et ne saurait être déterminé ni estimé avant qu'il ne pleuve.

56

5.5.5. Temps de montée (TM)

Le temps de montée (TM) qui correspond à la durée ou l'écoulement atteint son pic a été également calculé pour chaque cas. Il ressort qu'il varie considérablement en fonction de l'intensité et la constance de la pluie. Expérimentalement, selon le plus intense des trois épisodes étudiés, ce paramètre accuse une durée de 9 minutes. Ceci sous-entend également que pour une pluie encore plus intense, ce temps peut être raccourci et occasionner du même coup une arrivée soudaine du débit de pointe à l'exutoire du BV. Ce paramètre reste très important pour l'hydrologie du micro BV de Boulmier.

5.5.6. Temps de réponse (Tr)

Le temps de réponse, étant la durée approximative écoulée entre l'instant où le centre de gravité de l'hyétogramme se situe et celui du pic de l'hydrogramme, a été évalué et vaut en mode 11 minutes dans le cas des trois épisodes qu'on a étudiés jusqu'ici.

Tableau 17 : Les réactions du MBVB face à ces épisodes

Date

Qmax (m3/s)

T.C (mn)

Heure d'atteinte du

Paramètres temporels (mn)

 

Qmax

TM

TR

TB

15 sept.

0,35

42

3 :21

3 :32

56

11

156

26 sept.

0,084

30

16 :53

17 :05

21

12

66

9 Oct.

0,11

11

16 :49

17 :00

9

11

67

 

T.C : Temps de concentration ; C.G : Centre de gravité ; Qmax : Débit maximal ; TM, TR, TB : Temps de Montée, de Réponse et de Base.

On constate que les trois épisodes sont liés entre eux à travers le temps de réponse (TR) que permet ce micro BV, puisque ce paramètre accuse à peu près la même durée dans les trois cas. Ce paramètre peut donc être considéré comme étant peu variable pour ce micro BV quoiqu'il puisse être raccourci pour des épisodes plus intenses. En fait, tous les paramètres temporels décrivant ce MBV montrent que ce dernier présente une activité hydrologique très rapide face aux évènements pluvieux en son enceinte.

Les valeurs du coefficient de ruissellement sont très faibles dans tous les cas. Cette situation peut être due au fait que les pluies ont été tombées dans des situations tout à fait défavorables à une fraction ruisselée importante. La pluie du 15 Septembre tombait sur un sol pratiquement sec, ayant connu une petite pluie de 2,6 mm depuis 8 jours.

57

Celle du 9 Octobre, elle est aussi tombée sur un sol sec depuis 12 jours après avoir reçu 16.6 mm de pluie. Celle du 25 Septembre était de trop faible intensité et de hauteur.

5.6. Détermination des débits Q5, Q10, Q25, Q50, Q100

L'application de la formule ????(????? ?) =

????(??)* ????*??(????)

a permis de déterminer les débits

????

 

de pointes qui sont susceptibles d'être observés pour les pluies considérées. Dans cette formule, Cr vaut 0,57 et l'aire du MBV de 26,3560 ha. Les résultats sont présentés dans les tableaux 18 et 19 qui représentent respectivement ceux des pluies moyennes et ceux des pluies maximales.

Ø Débits de pointe correspondants aux pluies moyennes

Les débits de pointe correspondant aux pluies mensuelles moyennes interannuelles sont présentés au niveau du tableau 18.

Tableau 18 : Représentation des débits de pointe théoriques moyens

T. R

PT

Cr

Nb. Jr
de pluies

Débits de pointe (m3/s) pour une Pluie T de :

 

30 mn

45 mn

60 mn

120 mn

180 mn

5

149,3

0,57

9

2,769

1,385

0,923

0,692

0,346

0,231

10

163,6

0,57

9

3,034

1,517

1,011

0,759

0,379

0,253

25

178,8

0,57

9

3,316

1,658

1,105

0,829

0,415

0,276

50

188,6

0,57

9

3,498

1,749

1,166

0,874

0,437

0,291

100

197,3

0,57

9

3,659

1,830

1,220

0,915

0,457

0,305

 

Débits débordants Débits non débordants

Selon ce tableau, si la pluie mensuelle moyenne quinquennale tombe pendant 9 jours, elle peut occasionner des débits allant de 2,769 m3/s à 0,231 m3/s pour des durées allant de 15 à 180 minutes. Dans ces mêmes conditions, la pluie centennale peut entrainer de débits allant de 3,659 m3/s à 0,305 m3/s. Mais, il y aurait un débordement de la section de contrôle si ça dure en moyenne 15 minutes, et c'est le cas pour toutes les pluies de plus faibles fréquences.

Ø Débits de pointe correspondants aux pluies maximales

Comme pour les débits moyens, la variation des débits théoriques maximaux est représentée au niveau du Tableau 19.

58

Tableau 19 : Représentation des débits de pointe théoriques maximaux

T. R

PT

Cr

Nb. de Jr
de pluie

Débits de pointe pour une durée de pluie de:

 

30 mn

45 mn

60 mn

120 mn

180 mn

5

511

0,57

4

21,324

10,662

7,108

5,331

2,666

1,777

10

621,1

0,57

4

25,919

12,959

8,640

6,480

3,240

2,160

25

760,3

0,57

4

31,728

15,864

10,576

7,932

3,966

2,644

50

863,5

0,57

4

36,034

18,017

12,011

9,009

4,504

3,003

100

965,9

0,57

4

40,307

20,154

13,436

10,077

5,038

3,359

 

Débits débordants Débits non débordants

Selon ce tableau, la pluie mensuelle maximale quinquennale de 511 mm, si elle tombe pendant 4 jours dans le mois en question en des durées allant de 15 à 180 minutes, peut générer des débits allant de 21,324 m3/s à 1,777 m3/s. Ce sont des débits catastrophiques compte tenu de la capacité du réseau principal. À l'extrême, dans ces mêmes conditions, la pluie centennale de 956,9 mm peut provoquer des débits de pointe allant de 40,307 m3/s à 3,359 m3/s.

5.7. Essai de construction des courbes I.D.F au niveau du MBVB

Les courbes d'Intensités-Durées-Fréquences construites dans ce document ne doivent pas être considérées comme une fin en soi, elles ne sont qu'à titre indicatif, car les données de base nécessaires à leur construction n'ont pas été suffisantes. Normalement, elles peuvent servir à déterminer les débits de pointes qui peuvent être observés pour des épisodes de pluies de fréquence de 5 ans, 10 ans, 25ans, 50 ans et 100 ans. Étant donné qu'on ne peut pas prévoir avec exactitude la durée d'une pluie, on a donc considéré des pas de temps de 15 mn, 30 mn, 1 h, 3 h, 6 h, 12 h 18 h et 24 h. De là, on peut s'assurer qu'on couvre un assez large domaine pouvant inclure la plupart des intensités possibles.

Ø IDF des pluies moyennes mensuelles

Suivant les considérations susmentionnées, les pluies mensuelles moyennes au niveau du MBVB ont été traitées de façon à avoir cette famille de courbes IDF présentée au niveau de la figure 31 a la page suivante.

59

Figure 31 : Intensités des pluies moyennes pour les différents temps de retours

La pluie mensuelle moyenne quinquennale de la zone étant 149,3 mm, tombée pendant 9 jours dans un mois pour des durées allant de 15 minutes à 24 heures, elle peut accuser des intensités allant de 66,4 à 0,7 mm/h. Dans de pareilles conditions, la pluie centennale (197,3 mm) peut accuser des intensités allant de 87,7 mm/h à 0,91 mm/h. Ramenées à la minute, ces intensités sont respectivement de 1,1 à 0,011 mm/min et de 1,5 à 0,015 mm/min. En fait, dans ces conditions, ces intensités ne sont pas redoutables pour la plus part. Mais, dans les situations de courtes durées, les pluies peuvent tout de même générer des crues qui débordent carrément la section de contrôle à l'exutoire du MBVB.

Ø IDF des pluies mensuelles maximales

Les courbes IDF construites pour les pluies mensuelles maximales sont présentées au niveau de la figure 32.

Figure 32 : Intensités des pluies maximales pour les différents temps de retours

60

La pluie mensuelle maximale quinquennale au niveau du MBVB est de 511 mm, si cette pluie tombe pendant 4 jours dans le mois pour des durées allant de 15 minutes à 24 heures, elle peut occasionner des intensités allant de 511 mm/h à 5,3 mm/h. Dans ces même conditions, la pluie centennale qui est de 965,9 mm, accusera des intensités allant de 956,9 mm/h à 9,9 mm/h. ramenées à la minute, ces intensités sont respectivement de 8,5 mm/min à 0,09 mm/min et de 15,9 mm/min à 0,16 mm/min. Pourvu que la plus haute intensité qu'on a enregistrée durant notre séjour au MBVB pour les trois épisodes étudiés ait été de 0,41 mm/min avec un débit de pointe de 0,11 m3/s, on peut considérer ces intensités comme étant très hautes et même catastrophiques, pouvant générer des crues de déluge au niveau de la zone.

5.8. La courbe de tarage hauteur-débit à l'exutoire du MBVB

Le seuil du MBVB a une section rectangulaire, haut de 1,55 m, large de 1,4 m et une pente longitudinale moyenne de - 0,0349 (déterminée sur une distance de 150 m de part et d'autre de sa position. Le lit du cours d'eau principal est décrit comme présentant une berge étroite et végétalisée, ce qui lui assigne un coefficient de rugosité K entre 10 et 15 selon DEGOUTE, on a donc pris K = 14 pour décrire son état. La vitesse de

l'écoulement a été déterminée par la formule V = KRh2/3v?? 5. La courbe de tarage est présentée au niveau de la figure 33.

Debit (m3/s)

0.5

3.5

2.5

1.5

0

3

2

1

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8

hauteur d'eau (m)

Courbe de tarage Huteur-Debit a l'exutoire du MBVB

Figure 33 : Courbe de tarage Hauteur-débit au niveau de l'exutoire du MBVB

5 Formule de vitesse selon Manning Strickler

61

La disposition de cette courbe de tarage peut permettre de connaitre le débit à l'exutoire et le lier éventuellement à la hauteur de la pluie précipitée. Au niveau de ce seuil, le débit théorique maximal qui peut être évacué sans débordement est environ 2,974 m3s-1, il correspond à la hauteur 1,55 m qui représente la hauteur maximale du seuil.

5.9. Les hauteurs HT suivant la courbe de tarage hauteur-débit

A l'aide de la courbe de tarage hauteur-débit et des débits théoriques qu'on a déterminés, on a établi des relations entre les débits périodiques aux hauteurs correspondantes au niveau de l'échelle limnimétrique de la section de contrôle. Un résumé de cette relation est présenté au niveau du tableau 20.

Tableau 20 : Hauteur des débits périodiques au niveau de la section de contrôle

Durée

15 min.

30 min.

45 min.

60 min.

120 min.

180 min.

Cas de la pluie moyenne quinquennale (H5 = 149.3 mm)

Q5 (m3/s)

2,769

1,385

0,923

0,692

0,346

0,231

Heau (m)

1,49

0,895

0,675

0,555

0,35

0,27

Cas de la pluie maximale quinquennale (H5 = 511 mm)

Q5 (m3/s)

21,324

10,662

7,108

5,331

2,666

1,777

Heau (m)

> Hmax

> Hmax

> Hmax

> Hmax

1,44

1,07

Selon cette récapitulation, les débits que peuvent générer les pluies moyennes mensuelles n'atteindront pas la hauteur maximale du seuil, sauf pour les pluies de plus faibles fréquences et pour les durées de pluies inferieures à 30 minutes. Cependant, pour les pluies mensuelles maximales ayant des temps de retour de plus de 5 ans, le débit généré débordera le seuil dans la plupart des cas. Ce qui peut se traduire en des scénarios d'inondation au niveau de la zone.

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