Physitel

PHYSITEL permet de déterminer la structure d'écoulement d'un bassin versant, de structurer les données d'occupation du sol et des types de sol et de construire les fichiers relatifs à la base de données descriptives du bassin pour le modèle hydrologique HYDROTEL.

Afin de définir la structure spatiale des écoulements sur un bassin versant, on a choisi de partir d’un modèle numérique d’altitude (MNA). Un MNA est essentiellement une représentation matricielle de la topographie d’une région donnée (figure 1.1.1). La résolution des mailles du MNA doit être assez fine pour capturer les informations topographiques essentielles permettant de bien représenter la variation spatiale des caractéristiques physiques du bassin versant sur lequel on désire réaliser une simulation hydrologique. En pratique, la résolution retenue doit permettre une représentation adéquate de la topographie du bassin ainsi qu’une détermination précise de sa superficie, de son réseau de cours d’eau et de ses sous-bassins.

Toutefois, comme il est impossible à partir d’un MNA de distinguer un lac d’une plaine et de bien représenter une rivière à méandres dans une plaine, nous faisons aussi appel à un réseau hydrographique vectoriel (figure 1.1.2).

Ce réseau vectoriel permet de bien définir la forme et la surface des étendues d’eau autres que les cours d’eau. De plus, dans le cas des rivières à méandres, il permet de mieux définir leur parcours et d’obtenir des longueurs de tronçons plus représentatives de la réalité. Ces informations sont utilisées pour déterminer la direction d’écoulement de l’eau de chaque maille du MNA (figure 1.1.3).

Une fois les directions d’écoulement bien vérifiées et corrigées au besoin sur l’ensemble de la région contenant le bassin, la maille correspondant à l’exutoire est identifiée (maille en rouge sur la figure 1.1.4). L’algorithme développé dans PHYSITEL identifie alors les mailles voisines dont la direction d’écoulement est vers la maille-exutoire, puis, de mailles voisines en mailles voisines, identifie toutes les mailles faisant partie du bassin. Pour chaque maille, on connaît donc le nombre de mailles dont les écoulements se jette dans cette maille. La figure 1.1.5a présente le bassin versant de la rivière Chaudière obtenu de cette manière. On détermine ensuite le nombre minimal de mailles en amont d’une maille pour que cette maille soit considérée comme une maille rivière. Notons ici que le réseau d’écoulement déjà défini à cette étape tient compte des directions d’écoulement imposées sur les mailles par le réseau hydrographique vectoriel superposé au MNA. On obtient un réseau hydrographique plus ou moins détaillé selon le nombre de mailles que l’on choisit comme seuil des tronçons les plus amonts du réseau. Plus ce seuil est élevé moins le réseau est détaillé.

relativement homogène (UHRH); b) Directions d’écoulement à l’intérieur des UHRH. Le réseau hydrographique étant déterminé, l’étape suivante consiste à associer à chacun des tronçons de rivière le sous-bassin versant auquel il appartient. On obtient alors les unités hydrologiques relativement homogènes (UHRH) (figure 1.1.5b). Cette figure montre quelques UHRH près de l’exutoire du bassin de la rivière Chaudière. On peut aussi remarquer la structure d’écoulement de maille en maille à l’intérieur de chaque UHRH. Une UHRH est donc un petit sous-bassin versant. Les dimensions moyennes des UHRH varient en fonction de la discrétisation du réseau hydrographique. Moins le réseau est détaillé, plus les dimensions moyennes des UHRH sont grandes.

Les étapes précédentes de préparation de la base de données sur un bassin versant ont permis de déterminer la structure spatiale des écoulements sur ce bassin. Il reste à « habiller » cette structure. Pour chaque UHRH, les processus hydrologiques sont d’abord affectés par l’occupation du territoire, c’est-à-dire par les types de végétation à la surface du sol, la présence de surfaces imperméables comme la roche dénudée, les routes, les zones urbaines ou industrielles… A partir d’images obtenues par télédétection, on estime donc le pourcentage de chacune de ces classes d’occupation du territoire à l’intérieur de chacune des UHRH (figure 1.1.6a).

Enfin, il faut tenir compte de la distribution spatiale des types de sol dans un bassin versant , qui peuvent aller des sables aux argiles, sans compter les parties rocheuses. Ces sols peuvent, en outre, être plus ou moins épais au-dessus de la roche-mère. Dans un souci de simplification, un seul type de sol a été retenu par UHRH. Si la variation spatiale des types de sols est grande, il faudra donc en tenir compte pour la discrétisation des UHRH (figure 1.1.6b).

L’ensemble des données physiographiques mentionnées plus haut constitue la base de données sur un bassin versant sur lequel on désire appliquer HYDROTEL.

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