II -, PETIT·

.1" •.

"; .

ETUDES DE CRuES SuR

''13A.SSIN DE LA RiJGIOJ:-T

(NOp..D-Cl~r~mOUN) ,

DE IVIAROUA

1

;

1

, par M. Pierre DU~REUILD:tp18mé de l'Ecole Nat.ionale du 'Gé,nie,Rural

In,génieur-Hydrologue de La Commission,Scientifique du Logone et d;U, Tchad

La campagne', d' é'tUdes effectl1ées sur le bassinversant du B01JLORE à l\lAROUA, a dur-é du Ler Juin au 1erNovembré 19.54. .'

. A) DONNEES SUR LA G:L:;OGRAPHTh PHYSIQUE:.~~-~---------~~-~---------~-~----~

L'ebassin vèrsant choisi est situé dans la zonemontagneuse du Nord-C-meroun, à 5 'km. au Nord de MAROUA(vPir,carte _ci-contre). Le bassin a',l'aspec.t d'un rectangle

'.allongé (coef~lcient de:fqrme= 1,73) etçouvre une super-ficie de 3,75 km2. '

".. ' ;1 0 ) Relief, ':

Le bassin versant est bordé sur trois côtés pardes montagnes qui culminent à 860 m. au Mont BOULOHE. La

.pente dE). leurs versants est très forte. (30 à 45 ~~); la rup-ture de pente est nette avec la plaine qui occupe la majeuxopartie du ,bassin et s'. étend du Nord-Est au. Sud-Ouest, entroles.dote~·:43q.et 410 m.

sur le côté plat du rectangle, l'exutoire dubassin franchit la route de MOKOLO par un radier en béton;nous y avons installé la station dé . jau2c2o.s;C .

. " . . .'. Le baas tri versant est situé 'dans .une .acne dl émer-gence de z-ocnes 'éruptives, au se In .du jnase ff granitique.La constitution géologique du bassin est, de ce fait, trèshomogène.

. l'

, \2

. ",' Victimes d'une longue érosion, les roches érup-'tives sont· recouvertes de leurs, produits de ,décomposition •.

'Les rares affleurements·dans les coudes bien érodés deslits de mayos montren~,,~E3 roche marron, sr:':~istoJ:de'1 quiB 'effrite .en poussi,èrE;i,;-4ans la main. En-dessous, .on trouveLa z-oche .compacte, dont l'a cassure révèle la teinte verteo~iginell'e~A llexamen, 'cette roche verte présente deux .degrés :de,c~,~.stallisationdifférents; il s'apit; pour l'un,dl andésIte. et; pour l' autre ,peut:-être dune micro-andésiteQU d'un basalte~ :jJiandésite e$t la plus répandue. De nom-breux filons' de, quartz ont LaLs'sé des traces sous forme degalets qui jonchent le sol.

'3 0 ) P~dologie s :, . .

: ,'.' Résui ta,t de la dé,composition des roches vertes,:le s61

Carte 1

BASSJN· VERSANT DU BaUlDRE

860,.,..- ......t..... ....._fi'/ --o ....

v / ........~I ....0, '"~ ,, ,

~I '~ ,~I \1 T5 \

1 • \1 \, ~__.__~ 1 ( ./ ,

-. l 11 -'-.•"." ,( T2 - ....... 1\ - 1\ 1

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.:

- 3 -

de saison sèche inhibent 'toute végétation herbacée perma-norrte ; En saison des pluies, on trouve des graminées(Pe.nnisetum; Hyparrhénia:, Andr-opogon , etc ••• ), des Indigo-ferai etc •• '. Cette. végétation herbacée, 'haute de l à 2 m•paraI:t de loin impressionnante ;' en, f'ai t, la densité estfaible : le sol est pratiquement nu sous cétt~ fausse cou-verture;:de plus, l'abondance des eaux en saison des pluiespermet un système radiculaire réduît et superficiel, peuefficace contre l'érosion' du s·ol., 'La vitèss'€' des eaux deruissellement et l'érosion ne-sont quefaiblemènt amortiespar cette faible couverture herbacée; le phénomène estcertain~ment encore plus intense en Mai, la v3gétationn'ayant pas encore repoussé .:

,," L'érosion, qu'ont subf les roches éruptives àleur stade juvénile, a donné naissance au faciès morpho-logique actuel : croupes, mol.les, sommets arrondis, couvertsd'une maigre 'végétation; pla~ne formée sur les élémentsarrachés aux pentes. L'érosion continue, de nos jours, surtout le bassin. Erosion en nappe d'abord, caractérisée parl'absence partielle de l'horizon humifère du sol et .par laprésence sur la surface du _~o:I,;.,çl§~ caillouxde_l,~ho:bizoninférieur. Erosion en rigole ensuite, dès que la pentes'accroit, puis érosion en.rravfn sur les,'fortes pentes. Cesravins typiques en UV'" àorrt à- l 'o'1'igine des mayos , (1) •

(1) Les "mayos" (terme Foulbé signifiant rivière) du Nord-Cameroun sont des cours d'eau à régime torrentiel,pente relativement forte, transports solides considé-rables.

- 4 -

Le:s, 'é1ément~ fins et grossiers sont 'entrainé-a; .les cail-Leux brassés vont .constituer d' énormes..barrages sur lesrives' convexes, dominant, parfois d'un.>m.ètre,~les mouillesconcaves. où la roch.e est à nu. Le profil en, long du may"est frappant : c ' est une succession 'de moua.Ll.es , séparéespar CeS biefs de cailloutis où' le "chenal ·des eaUX n' appa-rait pas (entre les crues,lémayo est à sec);' le remplis-

.sage des. mouilles. est nécaaaaf.re vavarrt que l"écoulementpuisse débuter. C'est un phénomène aasez général pour lesmàyos de ces régions.

6~) Conséquences pour l'écoulement:

Un relief accentué favorisant le ~~se11ement,un sol argileux limitant l'infiltration, une végétationfaible n'annulant pas l'érosion, un profil en longl~bé-

. rant Le flot de crue brutalement quand le Iit· est,'pleinsont des faits qui laissent présager un écoulement des

'eaux de crues brutal, une montée rapide, 'urie grande vites-se' des eaux et un débit solide important. ,,'

. B) DONNEES CLIMATOLOGIQUES-----~-----------------

,-', ....... . ,

. ",. ."1°) Station'météorologi9ue~:

Daris une position assez centrale à l!intérieur.du bassin, elle comprend : ..

pluviomètres de divers types. (voir paragraphe suivant)- éVaporomèt~e Piche- psychromètre

thermomètre à maxiIIia et minima- girouette. r-- l bac d' évaperat ion OoLor-ado -enterré, situé à 20 m.

du mayo dans la plaine ,hors de l'influence du litet de son encaissement.

Les observations n'ont pas été très régulières ipar suite de l'élOignement de MAROUA, les horR~~~~ ~'~~~p~_.vation n'ent pas été absolument fixes (léger décalage vers7 h , 30 et l 7 h).

- 5 -

2/J) Réaultata Q,btenus :

, " Voici quelques tableaux donnant le résumé des" l>r,in,

",

- 6 -

:~~~::~~:::-~-;-~;=;~-;~i~=;~-~-ï/'~=~~~~~-~~;=~-~;;~~~~~~:.:".. :.: . e.:: .':, :ventsd'W::--~--------:---:---:~-~:---~:---/----:----~~---:-------- ":· 1 . .. .· ... .

Juillet l 2: • 2· : 1; 7'.': ',~,L:. 10 78 %: Août 3: ~ : .~ 22 ~ 7 16: 83': Bept.embr-e 3 :', l : 2 ! 10:"" 4 75,~,'?C~Obre 2'~ 9. ~:..3: 10' : 5 ~ 5 : 14 14: 53====================~=============================-~====

- Evaporation :

Tableau 'comparatif des hauteurs d'eau évaporéesau bac Colorado et à l' évaporomètre Pd.che; .entre par-errthè-.ses les relevés de MAROUA : ' '."-

================================~=~===========~=====--==

: Mois•·

:." Bac Colorado :Evaporomètre Piche:Rapport::-------------------:----------------~-:Bac ~. ":: H mm.: rnm/j 0 : H mm.: mm/j. :Piche :

. :---------::-------: -----------: ------ :.....:_..:......;.~-:...;,---~: -------:• • • .. •.. , • • · ·· .Juin · 140.9·:' 4·.7,(6.1) :116 - 3.9 (3.6) .. 1.2 •.-. . ' ... e. •

Juillet., . • 3.•:6 (4·)) • .(.2,. 2.) e- •• ·113.3 ' .- • 84.4_ _~..1 · 1.35 •• • :. •••• _.' R' · .... •.. ... ," .. - - · .. • • •

• Aoftt 88.6 · 2.9 (3.4) 49.2 1.6 (1.7) • 1.8• • •· Sep't. • · (4.4) '63.3- (2.1) .-• · 124.2 '. 4.1 2.1 • 1.95· .' •· · ·• Octobre • 207.6 · 6.7 (5.7) · 95.9 3.1 (3.9) .- 2.15• , • · ·• • · .. •• • · • •------- ----- ------ ----- -------· • • · · ·,.• · • · · •: Total mo~: 674.9 • 4.4 :408.8 2.65 :1.65·· · ·.. , - .. ..- • -.----------------------------Les aberrations dues aux erreurs de relevés mi-

ses à part,. on .peut . conclure de la compar-d.scn avec îvlAROUAque la nature encaissée de-la vallée conduit à'une ptmn"'-phère plus iourde et plus chaucie, entrainant une :évapora-tion plus faible en saison humide et plus forte, aucontraire, dès octobre, sur le bassin du BOULORE.

- 7 ~

1°) Réseau pluviométrique:

. Malgré la petite superficie du' bassin, la pré-sence de versants montagneux différemment exposés, formantécrans aux nuages et influençant le régime des vents, étaitsusceptible d'engendrer une certaine diversitédan's lesprécipitations. Au.ssi, un réseau dense de- pluviomètresa-t-il été, installé : '

- un pluviomètre .enregistreur à la station météo; cet appa-reil Richard, doté d'un' tambour à rotation

- 8 -

La hauteur pluviomé~rique. annuelle dans l~ régionde MAROUA est en moyenne de 825 mm.

•

Les averses, sur le bassin du BOuLORE, présententdeux aspects :

- les pluies normales arrivant. par le col Nord-Est, qui tom-bent régulières .sur le bassin, en ,favorisant cependarrb leversant du BOULORE, face au col; , :.

, •.

les nuages sur MAROUA sont parfois repris'pardes sautesde vents du, Sud-Ouest, contournent l'HOSSERE MAROUA etpénètrent par la face '. Sud ouverte en grand.

Ces pluies s'enfoncent rarement dans le c Lr-quej elles don-nent une fort'e précipitation au bord d'a la r-oirte (pluvio-

.më tz-e Association)! quelques' gouttes ou ~.ierisur le restedu bassin (pluviometre enregistreur). Poux' ce t t e raison, letotal des précipitations reçues par l'enregistreur, 00mmepour l'ensemble du bassin, est inférieur de 10, à 20 %àoelui du pl~viomètre·.·ÂssqciA.tion. .' .

Quand' les données des totalisat~urs'ônt fait dé-faut, nous avons calculé. la pluie pondérée sur le bassinavec la formule : .. ~.' . . .'.. . ,:

Plu:tepondérée = 1/3 plui~. 'lAssooiation tl + 2/ 3 pluie..,'. . "ennegt.s'tz-eur"

Lesré~Ultats sont les suivants

- Tableau des précipitations. :

••: Mois

. : Pluv. : Pluv~ : 'Moyenne : MAROUA ::Association:En:tegistreu: ' bassin: (Agricult.):

:-----------:~---------:---~------:---~~--~--:----------:•

53 70.9 ·240.5 217.1 •·•330 328 ·· •· ·• 84.5 · 87.1 •• · •·; . •19.6, o • '. 40.3 ·••

----~- ..... • ------- •· ·727.'6 '. •• 743.4 •· •·

--~======~============--===

••

•·

•·•·

··

49.3: : . .2.22~_~.4 _

• ·· Juin • 56.4• •• ~• Juillet • 283.6• ·•Ao~t

•• • 381.1...'. '. Septembre • 122.1• ·, : Octobre 26.5• •• •• · ----.;..--• •

, . ·· Total · 869.7• •• · ' ......

- 9 -1'"

1954 est une année pluvieuse; à MAROUA-Agricul-ture le'total annu~l a été de 877.5 mm. al~rs que lamoyenne interannuelle calculée sur 7 ans n'est que de825 mm.

- Tableau des fréquéhcesdes', pluie's ·'(pluv. Association) :

r - -~.~ .-.• • · • Aoftt.: S-e'pt'-~ : Oct. · '.• •Juin,' Juil . :Total •1 : ... ;""2' ... ".' :.....•..: •· · · ·

:----:~----:-----:-----:-----:------:• · • •• • · ·• Nbre de' jrs de pluie: 8 17 · '17 10 • 4 ~ 56 ~, . • ·'. Pluies de 0-10 mm. • 7 • 7 4 • 6 • 4 · 28• · • · · •,II " 10-20 mm. · l 6 4 3 14 ·· •· " 20-30 mm. • 2 6 ·' · - • 8· • · '. ·'& " 30-40. mm. • • l • • • l• • • '. ·'S " .40-50" mm. l ls " 50-60 mm. • · " · 0• · •. t " 60-70, mm. 2 ,1 · 3•

" 70-80 mm, · · ·1 ·. · , l• • • ·, · ·.• •,.,= co: ==--..... '.

. ." :;" : .... : .En début et en fin 'de saison des pluies, les tor-

nades, bien que violentes, aont très courtes et donnentune faible hauteur d'eau.

Les plus fortes précipitations ont été :'

- le 17/7 :

- le 18/8 :- le 28/8 :

79.9 mm. en 2 h.25', avec une intensité maximumde 41 'IIlDi/h ~ ,

63.1 mm. de durée inconnue63.5 mm., dont 58 mm. en 45', soit à une inten-

sité de 77 mm/h., intensité assez rare.

- 10 -

,que nous avons installés corresponde au strict minimumnéces~airè po~ obtenir' les hauteurs de pluie moyenneavec une précision suffisante.

:0) E'1lUDE HYDROLOGIQUE DU BASSIN ------------~----------------

1 (,) ,Egu1poment"dt(\iass1n

a- St,ation, iimnimétrigue :

, L'échelle ~imntmétrique a été placée environ20 .m , 'en .amorrt .du radier, .dans une, section tranquille, lacote de son zé~o,étant éga'Le à celle du seuil. ,

. ' L'enregistrement 4es crues était effectué à l'ai-de d'un limnigraphe à dép~es.sion, voisin de '1' échelle'. Cetappareil ,s'est av~ré asse~ qéfectueux. ;Etanchéité difficile'à obtenir; z-o t.atLon trop lente (tambour de 8 et :3 jours pourdes crues. de 4à 6 h.); sen~ibilité trop faible ,(pourH ~ 1 m., 22 ~.) : par suite, les courbes étaient trop

..petites, leur agrandissement. pour l'étude,cntr.a.ine une gran-de 'imprécision.

b- Mesure des débits r

L'extr~me rapidlté des crues ne-nous a pas permisde faire des mesures au moulinet. Le radier en béton fonc-tionnant comme déversoîr à" aeuf.L 'épais, nous avons calculéles débits, à l'aide de la formule de BAZIN:

Le coefficient k2 tient compte de l'épaisseurb . du seuil et de la vitesse d'approche, e·n amont :

k2. = 0,70 + 0,185 ~

Quand la charge devient sup6rieure à 2/5 z'(h~uteur du seuil au-dessus du fond en aval, égal à 1,8Om),soit à 0,,72 m., la nappe est noyée e'tl1on 1,;J.tilise :

. H~" k3 = 0,.878 + 0,128 z'

•

\

- Il -

," ..... . La se~tion cr-L ti'que du 'déversoir présente unediscontinuité pour une charge de 0,50' m., la nappe d'eaudébordant latéralement· sur la route. Une correction a étéapportée à la section par mesure de la surface de débor-dement •

.. ... Les calculs ainsi effectués ont permis d'établirune courbe aebits/hauteurs.., pour une 'charge de .0 à l,50 m.. .. . . ' -

2°) Régime hyd~ologigue :

, '. Du t'ype: tropièal pur, il est cara'ct'érisé parquelques rares crues pendant la "petite saa.son U.bcl yllA.:.i..l;;;b:!;Mai ou Juin, et par une série de crues plus importantes,généralement'isolées pendant lasaison.~es pluies; letar'issement 'm:~ 'dure que quêlque·.she·ure:S·~Il arrive cepen-dant que l'é.coulement persis:te en:1;;re deux crues. L'écou-

.Lemenf S i arz-ête , .bien~entendu~dè,s ·la .fin de la saison despluies. Le .lit du may~ reste.a· sec du début Octobre à finMai.

Le grnphiqueannueldu'MAYO-TSANAGA, correspondant. à un. bassin versant beaucoup-pfus gr-and, .donne une idée .de,ce rég~e, bien que le t~rissement.soit beaucoup ~lus lent.

La présente étude ayant pour objet l'estimationdes crues exceptionnelles.' sur' le bassin," nous avons cherchéà appliquer la méthode 'des hyd'rogr-amme s unitaires, ',ce quiexige tout d'abord l'enregistrement simuitané des précipi-tations .et des débits; les deux paragraphes suivants fontle bilan des observations. .

.n3°) Classement des crues :

Le tableau suivant fait le·bilan dèla campagne.d' étude des tornades' et crues :

·•··3 53 :· •• •

: ·0 · 28• .. , .• · •• • 'f• 0 · 16 •··

----~-- ---- =-======

...Il · 3• 0· ·0 ·• 10 · 30 ·· 0

15 :.15: 9·

-----.\..

Il----:----:----:----:----:-------:

· 1 13·· .• 0 • 3·· r

--="'7=~

·; Chutes de pl~ies ': Pluies à écoulement: possible•; Pluies et crues enreg.

- 12 -

.Bur- 28 cas d' écoulementpessi'ble, ,12 nlont pu~tre ebservés , mais parmi ces derniers', trois cas ont dûdonner un écoulement notable ~ ,

Classement des pluies et cr-q.esenregistrées

hydrogrammes unitaires possibles e, ~'.~. e....... 6durée de pluie 'trop longue' •••••• ~ ~ • e •• • • • •• • 4

- écoulement "localisé" eu hypodermique ••••••• 6,

, Sur ces l6"cruea, 10 'sont connues entièrement,les autres présentent des enr~gistrementsincomplets;nousallons étudier ces crues suivànt leur aspect, en VUê dedégag~r ,,' si possible ~ ,~es caractéristiqv.es de l'écoulement·.

,4°): Valeurs 'caractéristigues de l'écoulement : .. '

L'application dela,méthode'des'hydrogrammesunitaires nécessite tout d'abord la détermination d'uncertain nombre de caractéristiques concernant précipi-'tations et écoulement; le tableau ci-après met en.lu-mière oes oaractéristiques' pour les 16 crues analysées.

Pour une. pluie et sa crue résultante" nous don-n.riS une idée des possibilités d'infiltration en indiquantl'importance de la dernière pluie antérieure et l'écart detemps qui la sépare de la pluie étudiée.

Peur la plui~ ponJérée (cf. Pluviométrie), laprésence de deux pointes successives est s~gnalée parles deux intensités moyennes.

L'intensité excédentaire est la différence àabaque instant entre l'intensité de la précipitation pon-dérée et la capacit~ d'absorption en mm/heure. La hauteurde pluie excédentaire 'est la somme des intensités de pluie ex-c~~. Elle est calculée à partir du coefficient deruissellement relatif à .ohaque averse. 'Sa durée e'st déter-minée à partir des diagrammes d'intensité donnés par leplu.viomètre enregi.$.treur, et,.de;··.J.a,...c.curb.e .de. variation de~a capacité d'absorption en fonction du temps. C'est ladurée de pluie unita:ire qui permet de préciser si l'averseest une averse unitaire.• '

Le temps qui" s (écoule entre le centre de gravitéde la pluie excéd;eI1taire et le maximum de la crue ou 1I1ag"oscille autour de,25, minutes.

..

i

...

..,~'", '.",

, \ ~

- 13

. .' Le temps de montée ou "ri.se tïme" varie· entrei5 1 • é.t 20 '.~' Le temps de concentration étant difficile .à .év~luer avec pré,cision, nous, avons pris .eomme dttrée limitecor-respondent à l'averse unitaire 'l~::mc;>:\tié du.risè time,soit 7 à '8'. En toute rigueur, ce temps: est tr9p .long e,tlà netteté, du diagramme de distribution s'en~essentira,mais·pour·UI:l-e phase préliminaire telle 'que celle.qui' cor..:.respond à nos études, ce cho Ix est encor-e admf.aaf.bâ.e , .

. : ... Avant de ..passer à la rechërëhë"des hyd~ogrammes .unitaires, nous dev~ns ~onne+ quel~uesexplic~tibnssur un '.phénomène particulier à ces: cours d'eau à écoulement non·pezmanenb et à. 11t assez tourmenté,;, '

.... 5..°) EcoUlements :locaiisé et. h;podermig~e, :.... -. . ;~..." . .'" , .!'

'Par suite de:la succession de. mouilles et' de'seuils, décrits plus haut et l'.arrêt,' Clelré coulemen:t entre'Lea crues.,. le remplissage du lit demande'un 'Volume d'eau. V

.conaâdéz-abâe •.Si une' pluie' .fourni t, par ruisaellement ·unvolume supérieur à. V,·toutes· les moùflles.·serorit '''pleineset un écoulement s'établira surl'ensemble'du lit., Si le'Vo.lUIp.e ruisselê est inférieÙî'·à 'V, certain:es' mouilles riese rempliront pas; d'aut~è6;,'plus pèt:i.te~,pourr6nt débor-der et les eaux s'éèouler jusqu'à la'mcuillesuivante, ,donnant ainsi lieu à un ,écoulement localisé à un tronçondu lit. Il n'y aura"pasd'écouleme;nt:geriéralisé.à l'ensem-'

. ble 'du lit. Nousappelons\ce phénomène: 'écoulement 'loo'a-lisé. "" '.. .' .

·~ien entendu,' dans...ce 'è'as,:'la ·mithode. des hydro-grammes und,taireà est inapplicab3;e ,;"les' t.emps de pa.;rCOUXt!n '-ont plus\ aucune signlficaîion.·. . ..' . ....

Voici un t abâ eau des six- cas d técou1.ementlooa-.lisé .observés .:.

-.. Date ,':Pluie :Inten~:Vol.Pluie:~ol'~,écouJé:V.éa:nilaDébit '.., •:1 · mm. .mm/h. ,.m3 ...•... m3 . %.1 max. ••:----~---:----~-:~-----:--------~:-~~------:-~----:-~---~-:• .. • • · ·- 23/7 · 9.4 · 18.8.. ' • 35.200 • 2. ~30 6.9 0.35 ·..f • · • ... . "'. ·, • • '., . • ·.' : 4/8 • 2b~5 • 14.8 · 77'.000 . 0 6.000 .. '7.8 • 1.5 , •• · • • • .. .,

~ : 4.8 6.4 • '.' , • .. , .... • 0.65'• 5/8 · .' 97.500 · 12'.700 • 13 • •., 21.2 '. 3.9 0 ,. ':' \ •• · ., 0 · ' •26/8 4'J~ 500 1 3 .. bOO .1., .1 6.3 1.1• .LP.·'7· . · · e . • ' .• .- ".. ' . • .. ·•9/9 · • .'48.760 · • • •• 13'; • .' 2.100 • .4.3" · 0.35 ·• • · · - ••' < • • • '0,.' .. .' . · r · ... ~ • •.. 1.5/9 • 12'.5 • var. • 47 •0.0.0:' .,.~ ... 3$0 o.s 0 0~15 ..• • • .' • ,.,~ :. .• ·' " ". .. : • ':"~~' · .' . • ,.r=: =----- ---- ~:;::e ~.

- 14 -

La crue du 15/9 a été observée directement par,1 'hydrologue, pendant toute sa durée eit une mesure d' infil-tration (méthode l"IUNTZ) a été, effectuée durant la pluie.La répartition des Lrrt.enaâtés de pluie (pluviomètre Asso-

'ciation) était la suivante s . '. . .. '\

=:::::==========-====---=',.• Pluie ••

.. . " .Duree' Irrtena.ité : Infiltration~:

• •.. ;------------~:----------~-- -------------:-------------~:. : 8~7 mm/he

" .6,.6 ':40 ' 13 • mm.'. • '. '.·, · • •• 4.0 • 45 " 5.• 3 : 5, .:• .,.

• • '. • '.• 1.2 · 35' • • •• • • • •• • • • •~~~=e======~================~~~=====_

- ., :, Le ruissellements 'est produit sur 'le terrain

'd~ant les 40 premières minutes de pluie; la pluie pondéréeétant de 7.8 mm ,', le ruissellement a, atteint, 1.2 mm., soit4.500 m3 pour ,le, bassin. Or., 380 m3 seulement se, sont écou-lés au radier. Plus de 4.000 ID'3 sont restés dans les mouil-Lea comme nous, avons pu' l "observer; Les 380 m3. correspon-dent à l' éèoulement localisé' aux.mouf.l.Le s voisines du ra-dier et qui. ont débordé.' '

, . ' . Sauf, ce LLe du 5/8, toutesies autres' pluies sontsimilaires à celle du 15/9; or, elles Dnt des coefficientsd'écoulement de 4 à 6.%. Seule l'imprécision du: limnigraphepour les petits débits peut expliquer cette anomalie; ànotre avis, ces quatre pluies ont donné des crues identiquesà celle du 15/9, : avec un coefficient d ',écoulement de l'ordrede l %. '

, La crue.du 5/8 ayant d,ure .tz-èa longtemps, 6 h.l/4,nous verrons plus loin que l'infiltration est alors trèsfaible et qu'une pluie de 3.9 mm/ho peut provoquer unécoulement (même généralisé) voisin de 10 %.

..' .. .' .

, . ' L'é~puJ.~ent h~podermigue, déjà très faible, parsuite,de ..la ·dcn3it~ peu importante do la. "vé§:étation, DOproduit qu'un débit négligeable dans le lit : en:effet,l'irrégularité du profil en10ng détruit l'homogénéité desfaibles écoulements, -par le stock~ge dans lès mouilles àchaque pluie. ' ,- , :

, L'écoulement souterrain est lui aussi inexistantou négligeable;~lemayo coule sur la roche et 16:s01 ar-gileux ne èontient pas'de ·nappe pouvant-l'alimenter.

\

•

•

, .

- 15 -

:qO) .Esaaf de d:étermination de l'hydrogramme 'unitaire. :

..Sur six averses unitaires, seules deux: sont uti-l~sables, celles du 12 Juillet et du 8 Août, l'ihtensitéde la: pluie n'ayant: pas été relavée pour quatre d'entreelles; de plus, les crues du 25 Août et du 30 Août sonttrop molles.

. .Les averses du 19 Ao~t et du 24 Août auraient

étR intéressantes; le vol aes pièces du pluviographe aempêché l'enregistrement des intensités, ce qui le rendà peu:près inutilisable. Il n'est même pas certain qu'il ..s'agisse d'averses unitaires. . - ' .....

. L~' averse du 12 Juil,leta présenté une intensité-de 29 mm/he pour' .une hauteur pondérée de '13 mm. La pluieexqédentaire, de dur-ée 7 r corresporidait à un coefficientd "écoul.emerrt de 27 ~o. 'La pointe de 'crue a atteint 10,4

, m3/sec •. correspondant à 2.800 .1/se,c/km2.

Le t emps de base de l"êcouiement a' été diviséen' 10 partaes éga.Les qui voiont, chacune, SI écouler un 'certaih 'poûrce'ntagè"du volume total écoulé, COYl2t2.nt onprincipe avec toutes les crues .

- 16 -

----------------------====.. J.ltl0' 'du temps.,': . '%voltune: de base :

:1/10 ',du temps:.de base : %volume

•·••. : ----~--------- :------------- :----...-~------ :-------------_.... • •· • •.i . ,1° • 20, .- 6° • 2.5• • • •• • ' . '7° •• 2° · 44 • · 1.5• •• •• ,30 • ,16'.5 8° • 0.9• · ...•

4°•

9°..

• • 9.2 0.5 •.. · ' ..• • ·'. 5° 4.8 10° • 0,.1 •• · •: • • · •• · .. •, '================~==~======================~====~~

En r~alité, la forme de la crue est très raideet ce procédé est simpliste. Pour,un,yoLume ,d'écoulement

• unité de 10.000 m~l la.poin~e de cruë ..~st de 7~9 'fD3/sec., .. alors que la deuxtème f'r-ac't Lon de 44 '1'0' donner-aft un débit

moyen de 5.5 m3/sec. Pour cerner dé plùs près la pointe de-crue, il faudrait diviser le temps de base (160') en 1/20°:les deux fra:ctions 'correspondant à 44 7'; sont 32 %et 12 %.La première, 32%, pe~et de trouver ~ débit moyen de6.6 m3/sec. plus représentatif de la'po'iI.'lte de crue.

E) ETUDE DE L'INFILTRATION------.----......--......-.,.-----... .Dans la méthode, des Jiydrogrammes unitaires, on

tient compte d'un facteur infiltration qui est, en faitLa sommé de··1 ' infiltration et de l'évaporation, mais cette

, dernière est très faible étant donné la courte durée des·averses et· des crues : moins de 0,1 mm/heure. .

., ,1 0 ) Mesure directe par la méthode IVIUNTZ

-'Tableau des essais:

•

. . . , . - "=======c==============================================_Pluie:,', ':, Ecart de: Sol : Pouvoir. fil trant mm'g.~" ':

ant.écédenüe :, temps: :' max.: ml.n.: moy. :-10%':----~------:----.-,.---- :-~------ :~--~- : --~--: -.---~--: ---_.

. :: , 12 h ,•: 48 h...: 48 h.

4 j.

-5 j.l mois

':" Hz• •·

•·

.. · · lb •B :: 07 .. :,,23· ,. · 14" . ·· · •] 25 ·. 18' 21 • 19· ·.. · •B · 34 25 · ~, 29.5 • 26·' · · ·· · · •A 70 55 62 • 56 '.• •A 60 53 56 :• · · '.• · • •B 72 54 · 63 ".· •• •· •

,,' ") lt'l Il iii) 1)

.. Gr. 2· . ; . ." .,

' .. 7;9 m 3/s .. .;;-,'." .... , .. :::

.. ~7.5'-C.---·:---.---

. '. ' ... . .. . . . . .. .

. ~ '.. '. ..;

~ ~ .. . DIAGRAMME .DE· DISTRIBUTiON0 s:. :. .' ., . .P\ .'c:. l'r 1 -f'-;'" ......Pl

. .

0 . 44°10 . . ' ' .-1." ~ VR: 10.000 m 3 .'- ~ ..r 0

. . ·1·1::e~ps.· de base = 160 min.~..

-1 '40 . 5'" P\

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"

J0

•

..

- 17 -

Une réduction de 1Ô %a été effectuée pour les. mesures fai te's sans cylindre protecteu;ri.,

Les remarques qui s 'impose~t.. sont les suivantes

- les mesur-ee ont donné des résu~tat.~ home-gènea- l'infiltration est la même sur les horizons humifère (A)

et caillouteux (:s) , '- cinqjoura après. une pluie, le sol est ressuyé, la capa-

cité nozmal,e de rétention atteinte :,56 mm/h.;' après unmois de sécheresse, on obtient seul~ment 63 mm/ho

o , ' ;.'

en: début de saison des pluies, les t.or-nades ~U'u,J.'i:::w.:.. LÇ:03seront sans. écoulement possible,.:tant que leur fréquencene descendra pas en-dessous de 4 à 5 jours d'écart, afind' abaisser le besoin d' eau du sol vez-e ·20 à 30 'mm/h" ,intensités de précipitation assez fréquentes.

2&) Détermination indirecte de l'infiltration:

La différence entre les volumes d'eau de pluieet d'écoulement correspond, au total' deI·' infiltr?-tion pre-mière (évaporation, consommation des plantes comprisee).'L' infiltration varie avec la durée de l'averse •.Seule unepluie de courte durée peut donner une vaJ.eu.r ,s~ificativede l'infiltration. Si une pluia tombe avec deuX' intensités,la première ne donnant pas de ruissellement, on calculedeux valeurs d 1infiltration, l'une pour la pl'\.i'ie antérieure,l'autre pour l'intensité précédente ,de la même pluie.

--- - - - ---- =--: Pluie ':Ecart de: Pluie étudiée. • In:f.iltration'•:pré~~ente: temps mm. .' durée · mm/ho : mm. • mm/ho• · •:-----~--:-------- :------:---------:-----~:--~---:------

• • •,. • ..• 8.'3-5.8 • 48 ho · 13 27' 29 :: 9.4 • 20.9 .· • · •• • •e- 1.0 · 48 h. 20.5 l h.25' 14.8 · 18.9 13.4• · • • •• • · · •.. 29.5 '. 24 h. · 4.8 45 1 • 6.4 4•.8 • 6.4+.• • · ·• • • • .'0 ;0 21.2 5 h. 30 ,: · 3.9 · 17.'8 0 3.30 0 0 0 ~

~ 0 · ·26' . • 72 h. 6.3 • 15 ' • 25.2 • 3.7 14.8• 0 · •· · · 6.3· 10.6 l holO' · 7· · ,9.4• · •" ·• · • •~6.9 24 h. '18.3 l h.15· 1 · 14.6 0 13.8 Il.. ·· h.30' • • 5.8'8.7 .. 1 .. 5.8 · 8.7· •· ·14.6-13.1 12 h. 8.7 · 40 ' 13 • 6.6 là· ·

'. 4 45' 5.3 4 5.3+,.· •1.2 35' • 3.• 4 • 1.2 3.4+:· 0--------- --- ----------- -- ----------

"

. ,...

- 18-

Quant l'infiltration est, égale à la pluie (pas''deruisse+lem~nt) la capacité d'infiltration estsupérieu-re à la quantité d'eau infiltrée.

Les valeurs' obtenues ici concordent avec lesrésulta1ï.s MUNTZ; en lès' groupant (1), nous, avons. tracé lacourbe Ide variation d~ la capacité d'infiltration du sol,.Loz-s d'tine ··'tornade, en fonction, du t emps qui sépare cettetornade de la pluie antérieure. '.

-. , ~,," , ' .. ",,' .. . Les averses a intensite,s differentes permettent

", ., de "tracer là courbe II de variation ete l rinfiltration pen-dant ,une tornade, l'origine des temps étant le début dela tornade. Si la courbe l est.satisfaisante, la courbe IIest encore imprécise vers '1 'origine. Il faudrait obtenirdés diagrammes beaucoup plus précis que ceux que nous

. avons établis' avec le pluviogl'aphe. '. ...

F) BJ;~.AN~'HYDROLOGIQUE~.'.------------------...

1 0 ) ·Coeffic:i-ent s d' écoulement

Le tableau ci-dessous' donne. les coef·f'i'cientsd'écoulement pour les 28 crues :16 oonnus et 12 établispar comparad.son u ' ,

.:--,--..-~--:-----'.· '·• Mois

:0 à:5 %

5 à :10 à:20 à:30 à : 40 à:10 %: 20 %: 30 %: 40 %: 50%':--~---:----_.:--~-~:-----:----:. .. . .

.. : r: 1:

l ;: 1· .· .' .

• • ·• '. '.'Juin l .'• • ·• • '.-e" ·'• Juillet ,- ID : .. ~. ,. 2• ·•Ao{l~ ·• l 5 4 ' .• ·\.~ .. .. · •.' Septembre · 2 '.· ··. ,-• • " · ·----------------· • .. , · #: . : ·19 6 ·• ·• ·" •

l

l

·..: . , :.l ;.

--- ...

•·..···

, '==---:-=:::=====::=== ~==~--========T=====.' .

(i) Nous 'pouvons' le faire 'pùü~que l'évaporation est né-gligeable et.-.la couver-tur-e végétale faible.

, "

Gr.4

..

!

VARIATION DE LA CAPACfTE: D~INFILTRATfON

EN fONCTION DE LA DURËE DE LA PLUIE

•

~~~~-~~----- ~ ~----.- ~-~ ----~~- ~ ----- ~-----rt 1

\ 1 1

\ i1 • 1',1 1~. 1 1

5 + __~~~--+-I --l _

i ~~1

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• oU 1 Temps10' 1h 2h

.

~LECTRICIT~ DE FRANCE _SERVICE DES trYOES O'OUTRE- MEREO: ILE: 1~3-~:) IDES: FaU'llnu' IVISA: ITUBE N°: lA ,

~~---- ~

J~in .. ~ .. 0,25 ~Juillet e. Il,2AoÜ.t ••••• 18,7

•

•

1

-19 -

Notons, d'une part que le èoefficient d 1écou-+ement varie très fortement en fonction : .

''10_ de 'la forme du hiétogramm'e. '

2°_ de la'durée de la pério~e séparant l'av~rse étudiée'de l'averse précédente,

d'autre part,' que pour les très forte.s averses des ~ficients de 1" ordre de 50 ~ sont. tout:-à-fait vradaemb.l.ab.Lea. .. .

Bien que ne disposant que dJune année d'~bservation, nous:donnons les coefficients d~écou1ement mensuels:.

Septembre .: 16,7 %Octobre •••• 0,0 ,Année 1954.• 14.2 % (103 mm.

de Lame id ' eau} .

Ces coefficients ~orit gonflés par la présence deune à deux grosses crues. L0. coefficient annuel de 14,2 %cnrrespond à ce qui est obsnrvé en moyenne sur les grandsbassins· de la m~me zone climatique et avec le m~me relief.L'importance des pertes tient au fait que les eaux infil-trées imbibent le sol et ne reG~gnat pas le talweg parcequ' il n'f'~' a pas de nappes; elles s'évaporent. en grandepartie; en' outre, l'évapora-:jion des, r.:~ouilles a une certaineinfluence'puisqu'elle consomme l'eau provenant du ruissel-lement sur le bassin versant o

2~) Essai de bilan hyd~igue

En remarquant qu~ les eaux TI~cessaires à lare.constitution de lihygros'J,icité du sol s'équilibrentd'une année sur l'autre et qu'il ~ly a ,as d'alimentationde nappe, on voit que les ,aux de pluie se divisent en :

- écoulement (ruissellement superficiel et hypodermique)-' consommation des plantes (évapo-transpiration, forma-

tion de mati~re sèche) ..évaporation"du sol et dES mouilles après les pluies.

En admettant en premièr8 appro~imation quel'évaporation Colorado correspond à la capacité. d'évapo-ration du sol imbibé, on peut dresser, à titre indicatif,le taoleau suivant : ..

- 20 - ..

========~====================~==--===================

'.:. Pluie•••• ·· mm.

:~ame ~au:9apa~ité:Ev~porat~Exc'deni: ecoulee : evaporat.: reelle: e :

:---------: -------- :----_.._-- : ...---~--- :-------- :----_._.:

:--------:--------:--------:--------~~-----_.

•· 53 0.1 140.9 52,9•· 240.5 • 26.9 113.3 113.3 · 100.3:·· •• 88.6 · .· 330 62 88.6 .. 179.4:• · ·• . . . .. .• 84.5 · 14 124.2 70 ,5 .: .• ·

19.6 •0 207.5: 19.6 •· · . ·· · . -.

•• Juin••• Juillet•• Aoftt••. ... Sept.•.•• Octobre••..•••••

•··• 727.6: 103· 674.5 :. 244.~ :·

donc :

. . ..----------------------------------------------------------------------------------------------------------

L'excéden%/a~upluie sur l'évaporation et l'écou-.lement en Juillet-Août correspQnd à la quantité d'eau dis-ponible pour les plantes; ces 280 mm. sont très vraisem-blables pour la faible végétation du bassin •.

Le bilan en·%·de la lame d'e~u de· pluie serait

- écotüement 0 •••• , • ~ 0 • 0 •• . 14 ~ 2 %- évaporation du vao'l et des mou:p_'üs •.• 47~2- consommation des plantes ••.•......••• 38.5

G) CRUES MAXIMA de 1954--------------------Il Y eut deux fortes crues :

- La crue du 28/8 est due à une pluie de 58 mm. en 45'(soit une intensité de 77 mm/h.); après 35' de mon-tée, le lit du mayo, près du déb~rdement, débita unmaximum de 38.5 m3/sec., soit 10.300 1/sec/km2. L'écou-lement, qui dura 6 h., atteint le coefficient de 47.5 %.

- La crue du 1/9 est due ;t une pluie rabattue pRr lesvents du Sud-Ouest sur le bassin; la hauteur des préci-pitations va du simple· au double, en SI enfonçant dansle bassin : en moyenne 39 mm , en 1 b. Après 20 J de mon-tée, le maximum atteint fut de 27.5 m3/sec., soit7.300 1/sec/km.2.

•

•

•

,

- 21 -

Les diagrammes de distribution de ces .deux cruessont déformés par rapport au diagramme uni taire"· 'tant pourleur gradient de montée plus fort que pour leur longuedurée de pluie, donnant une courbe de débit en "S".

Bien que l'intensité de la pluie du 28/8 soitassez remarquable, il n'est pas~ possible d'affirmer que lacrue résultante est exceptionnelle, ni' d'évaluer sapro~babilité. Peut-être que cette propabili~é est plus faibleque l'annuelle, mais elle n'èst sftrement pas décennale.Nous avons essayé d'évaluer la crue que produirait sur leBOULORE une pluie unique de 135 mm. en 2 h., telle quecelle d' août 1950 à FORT-LAt'IY. L"étude de la ~~rp,"c:i+éd'infiltration et de l'intensité de la pluie'nous donne uncoefficient de 69 %environ. Nous avons établi la courbede crue en additionnant l'hydrogrammc unitaire ,(pour67.5 mm/h.) avec lui-même, autant de fois que la pluie ef-ficace contenait d'unité de temps (7 '), soit onze fois. Lacourbe' en "S" obtenue est toujoUrs cro Laaarrte ;' elle n rat-teint pas le palier; le maximum atteint au bout de 1 h.24est de 67 m3/sec., soit 17,8 m3/sec/km2. Tel serait lemaximum de crue de probabilité comprise entre 1/10 et 1/50 •

Ce chiffre de 17.8 m3/sec. ne do1~ ~tr~, considé-ré que comme un ordre de grandeUr. Le tarage de la stationpar form1üe est insuffisant pour permettre en toute sü-raté de fortes extrapolations; ,ll,estimation de l'infil-tration pour des averses de cet ordre' es t ége13ment bienaleatoire.

- 22 -

CONCLUSION ---._-------Rappelons la difficulté d ' appliquer la :"~éthode

des hydrogrammes unitaires aux petits bassins (unité detemps =7', averse uni~aire ràre): la èarence fréquente

·.des enregistreurs, le caraétère sommaire du tarage denotre station et le fait qulune année d'observation nesuffit pas .pour conclure. Nous pouvons cependant avan-cer déjà un cer-taf,n nombre de résul tata utilisablesdans le domaine de l'application pratique

. . .- pas d'écoulement en-dessous de 5 mm. de pluie- au-dessus de 5 mm., c'est le diagramme d ' intensité de

la pluie qui conditionne l'importanc~de l'écoulementle coefficient dt écoulement est fonction de l'·inten-sité de la pluie; il est peut-@tre représentablé parun.faisceau de courbes fonction de la. durée de la pluieefficace .

- la pqintede .crue est fonction ae l'intensité. de lapluie et déterminable en première approximation avecle .diagramme de distribution du bassin

. ..~ , '"' , '.

- le. coefficient d'écoulement peut atrte andre 50 %"pour.. ' des fortes crues... des débits spé~ifiques 'de l'ordre de 3.000 1/se.c/km2

peuvent être atteints plusieurs fois par .aqpourd'aussi petits bassins, 10.000 1/sec/km2une foïstous les ans ou tous les deux ans, 15.000 1/sec/km2une fois tous les dix ou vingt rolS. Ces chiffres,gui seront précisés après une seconde campagne. nesont gue des ordres de grandeur.

•

j

•

CORlMISSrON sc :r:cnTIFI0,ŒDU LOGONE ET DU TCR~D

Service Hydrologique

SUPPLI:NlBl'IT 1954

L 1,.\ MONOGR.APHIE DU LOGONE nlFE~ IEUR

------000------

C) ETUDE DES rrSGIM:=;,S D~3' P:C~If3 IV1J~YOS

DU 1'TORD-CAMl-;nOun

l - C~~~C~RISTIQ.UBS HYDROLOSI1UZS

du R.\8SIN de la T8ANAG_\

Juillet 1955