Un hydrogramme unitaire montre la variation temporelle de l'écoulement, ou du débit, par unité de ruissellement. En d'autres termes, comment le débit d'un cours d'eau sera affecté au fil du temps par l'ajout d'une unité de ruissellement. L'hydrogramme unitaire est un outil utile dans le processus de prévision de l'impact des précipitations sur l'écoulement du cours d'eau.
Dans cette section, vous apprendrez à :

Le rôle de la théorie des hydrogrammes unitaires dans le processus de prévision des crues est de fournir une estimation du débit en fonction d'une quantité de précipitations.
Une fois que nous savons la quantité de pluie ou de fonte des neiges produite, ou est susceptible de se produire, et que nous avons une idée de la quantité qui se transformera en ruissellement, nous devons encore savoir comment le débit d'un cours d'eau sera affecté au fil du temps par ce ruissellement. L'hydrogramme unitaire nous fournit un moyen d'estimer cela et fait partie intégrante de nombreux systèmes de modélisation hydrologique.

Dans des situations typiques sans neige, nous commençons le processus de prévision hydrologique avec les précipitations. En particulier, nous partons d'une pluviométrie moyenne par bassin. Cela nous indique simplement combien de pluie est tombée ou devrait tomber sur un bassin donné et prend généralement la forme d'une hauteur de pluie par unité temps. Dans la théorie de l'hydrogramme unitaire, nous supposons que ces précipitations sont uniformément réparties dans le bassin.

À partir de là, nous devons savoir la quantité de précipitations moyennes du bassin qui deviendra du ruissellement. Dans la théorie de l'hydrogramme unitaire, le ruissellement est souvent appelé « excédent de précipitations » ou « excédent de pluie ». Les modèles de ruissellement issus des pluies fourniront généralement une estimation de ce qui devient un excédent de pluie.
Ainsi, par exemple, si 25 % des précipitations moyennes dans un bassin d'une hauteur de 4,00 cm deviennent des excédents de précipitations, nous aurons alors une pluie nette moyenne dans le bassin de 1,00 cm.
Une partie des précipitations s'infiltre dans le sol et s'infiltre jusqu'à un stockage à long terme. Cela contribue au débit (ou à l'écoulement) de base. Le débit de base est la partie de l'écoulement qui réagit lentement aux variations des précipitations. Le débit de base représente la partie de l'écoulement qui maintient l'eau dans les cours d'eau pendant les périodes sèches.
Parmi les précipitations restantes, une partie s'évapore, une partie est stockée dans des lacs et des réservoirs, et le reste se dirige rapidement vers le cours d'eau, le long de la surface ou immédiatement sous la surface. Il s'agit de l'excédent de pluie, ou ruissellement à réponse rapide (pur ou réel). Le ruissellement à réponse rapide (pur ou réel) est parfois appelé ruissellement direct ou flux rapide.
L'hydrogramme unitaire représente l'excédent de pluie ou le ruissellement à réponse rapide (ou pur ou réel.)

Nos informations sur les précipitations et le ruissellement ne nous fournissent qu'une estimation de la quantité d'eau qui parvient rapidement au chenal du cours d'eau. L'hydrogramme unitaire fournit une estimation du débit résultant, ou débit.
Par exemple, si notre unité est d'un centimètre, l'hydrogramme unitaire fournira une estimation du débit à partir de 1,00 cm de précipitations excédentaires. De nombreux pays développent des hydrogrammes unitaires basés sur 1,00 mm de précipitations excédentaires. Le concept est le même.
Un hydrogramme unitaire est défini comme un hydrogramme qui résulte _________ sur une durée spécifiée.
(Choisissez la meilleure réponse.)
La bonne réponse est a).
une unité d'excédent de précipitations (ou pluie nette)
L'hydrogramme unitaire est un outil du processus de prévision des débits qui _____.
(Choisissez la meilleure réponse.)
La bonne réponse est c).
L'hydrogramme unitaire est un outil du processus d'écoulement d'un cours d'eau qui estime le débit ou le volume d'eau écoulé au fil du temps résultant d'une unité d'excédent de précipitations (ou pluie nette).
L'hydrogramme unitaire montre la réponse du débit _____.
(Choisissez la meilleure réponse.)
La bonne réponse est a).
Dans l'image ci-dessus, lesquelles des zones étiquetées sont des exemples de contributions au ruissellement à réponse rapide (ruissellement pur ou réel) ?
(Choisissez tout ce qui correspond.)
Les bonnes réponses sont a) et b).
Le ruissellement à réponse rapide (ruissellement pur ou réel) comprend l'excédent de précipitations qui s'écoule rapidement à la surface et juste sous la surface.

Dans cette section, nous couvrirons certains termes importants de la théorie de l'hydrogramme unitaire et examinerons les hypothèses clés sur lesquelles la théorie est basée.
Dans cette section, vous apprendrez à :

Parce que nous ne voulons pas inclure la contribution du débit de base dans l'hydrogramme unitaire, cela doit être séparé du ruissellement à réponse rapide (ruissellement pur ou réel). Il existe différentes méthodes pour le faire.

La méthode de la ligne droite, illustrée ici, est une simple approximation pour séparer le débit de base du ruissellement à réponse rapide (ruissellement pur ou réel).

La ligne résultante est la ligne de séparation du débit de base. Elle sépare la partie de l'hydrogramme total qui résulte d'un débit à long terme (débit de base) de la partie qui est un ruissellement à court terme et à réponse rapide (ou ruissellement pur ou réel).

La durée de l'excédent de précipitations est le temps qu'il a fallu pour générer la pluie nette. Il ne fait pas référence au moment de la réponse réelle du cours d'eau dans l'hydrogramme. L'hydrogramme unitaire est nommé suivant la durée. Par exemple, un hydrogramme unitaire de 6 heures est un hydrogramme qui montre l'impact de 6 heures d'excédent de précipitations ou de pluie nette.
La branche ascendante de l'hydrogramme est la partie située entre le moment où il commence à monter et le débit de pointe.
La branche de récession ou branche descendante de l'hydrogramme, ou courbe de récession (ou de décrue), est la partie entre le débit de pointe et l'endroit où le débit revient à un état relativement stable.
Le point d'inflexion est le point sur la courbe de récession (ou de décrue) de l'hydrogramme où la pente du graphique devient moins raide. Cela indique où le débit de base devient plus important dans le débit total que le ruissellement à réponse rapide (ou ruissellement pur ou réel).

Il existe différentes durées associées à la théorie de l'hydrogramme unitaire.
Le temps jusqu'au pic, qui est parfois appelé temps de latence, est le temps écoulé entre le point médian de la période de précipitation et le débit de pointe.
Le temps de concentration est le temps écoulé entre la fin de la période de précipitation et la fin du ruissellement à réponse rapide (ruissellement pur ou réel) dans l'hydrogramme. Cela représente le ruissellement provenant du point le plus éloigné du bassin versant.

L'hypothèse principale de la théorie de l'hydrogramme unitaire est que les précipitations ont une distribution uniforme, à la fois dans l'espace – avec des variations minimales sur le bassin – et dans le temps ; en d'autres termes, le taux de précipitations ne varie pas beaucoup au cours de l'événement.

En réalité, les épisodes pluvieux sont rarement uniformes dans l'espace et dans le temps. Souvent, une partie du bassin reçoit des précipitations d'intensité plus élevée qu'une autre partie. De plus, la proportion des précipitations qui deviennent des excédents de pluie (ou pluie nette) est susceptible d'augmenter pendant toute la durée de la tempête au fur et à mesure que le sol devient plus saturé.
Un hydrogramme unitaire est défini comme un hydrogramme résultant d'une unité d'excédent de pluie (ou pluie nette) sur une durée spécifiée, avec une _____ dans tout le bassin.
(Choisissez la meilleure réponse.)
La bonne réponse est a).
Si nous avons un hydrogramme de 6 heures, alors il a fallu 6 heures pour que_____.
(Choisissez tout ce qui correspond.)
La bonne réponse est c).
Utilisez les cases de sélection pour choisir le mot le mieux défini pour chaque définition.
Associez chaque terme ci-dessous à une lettre du diagramme ci-dessus.
Associez chaque lettre du diagramme ci-dessus à sa terminologie appropriée ci-dessous.

Un hydrogramme unitaire peut être dérivé d'un hydrogramme de débit total à un emplacement donné (ou position donnée) de la station hydrométrique avec les informations suivantes :
Dans cette section, nous allons parcourir les étapes d'élaboration d'un hydrogramme unitaire.
Dans cette section, vous apprendrez à :

Lors de l'élaboration d'un hydrogramme unitaire, il est important de commencer par un hydrogramme archivé dans lequel la portion de ruissellement à réponse rapide (pur ou réel) provient d'un seul événement pluvieux (ou épisode pluvieux). De plus, cette tempête doit avoir un excédent de précipitations (ou une pluie nette) presque uniformément répartie dans l'espace et dans le temps sur le bassin.

Rappelez-vous qu'un hydrogramme unitaire représente le ruissellement à réponse rapide (pur ou réel).
Pour que l'hydrogramme unitaire montre uniquement l'effet du ruissellement à réponse rapide (pur ou réel), nous devons séparer la partie du débit de base.

Une fois que nous avons soustrait la composante du débit de base, l'hydrogramme résultant montre uniquement la contribution de l'excédent de précipitations (ou pluie nette) ou du ruissellement à réponse rapide (pur ou réel).

Le volume total d'eau provenant du ruissellement à réponse rapide (pur ou réel) doit être calculé. Cela se fait en additionnant les zones sous l'hydrogramme de ruissellement à réponse rapide (pur ou réel) pour chaque pas de temps, dans ce cas, toutes les heures.

Une fois que le volume du ruissellement à réponse rapide (pur ou réel) est estimé pour un bassin, il faudra déterminer la hauteur de pluie nette (ou excédent de précipitations) moyenne à l'échelle du bassin qui produit ce volume. Pour ce faire, ce volume sera uniformément réparti sur l'ensemble du bassin.

Nous dérivons cela mathématiquement en divisant le volume du ruissellement à réponse rapide (pur ou réel) par la superficie du bassin pour obtenir la hauteur moyenne de la pluie nette (ou excédent de précipitations).

Par exemple, supposons que nous ayons une superficie de bassin de 100 kilomètres carrés, soit 100 000 000 mètres carrés. Supposons le volume d'eau calculé provenant du ruissellement à réponse rapide (pur ou réel) à 2 000 000 mètres cubes. Ainsi, en divisant le volume par la superficie, soit 2 000 000 mètres cubes/100 000 000 mètres carrés, nous obtenons 0,02 mètre, soit 2,0 centimètres. Ces 2 centimètres représentent la hauteur moyenne de la pluie nette (ou excédent de précipitations) sur le bassin.

La hauteur de la pluie nette (ou excédent de précipitations) ne sera probablement pas exactement une unité comme l'exige la théorie de l'hydrogramme unitaire. Nous devons donc ajuster l'hydrogramme de ruissellement à réponse rapide (pur ou réel)) pour montrer quelle serait la réponse d'une unité.

Nous pouvons déterminer l'ajustement en divisant simplement l'unité de l'hydrogramme (dans ce cas, une) par la pluie nette (ou excédent de précipitations). Nous utilisons ensuite ce facteur d'ajustement pour convertir les points de l'hydrogramme de ruissellement en hydrogramme unitaire.

Par exemple, la mesure de la hauteur d'hydrogramme unitaire est de 1 cm, et la hauteur de pluie nette (excédent de précipitations) calculée est de 2 cm. Cela nous donne un facteur d'ajustement de 0,5, que nous pouvons utiliser pour calculer chaque point de données dans l'hydrogramme.
Une fois chaque point de l'hydrogramme multiplié par le facteur d'ajustement de 0,5, l'hydrogramme unitaire résultant correspond à exactement 1 cm de la pluie nette (excédent de précipitations).
Il est à noter que pour un hydrogramme, l'axe des ordonnées (Y) est l'axe du débit qui s'exprime en mètres cubes par seconde (m3/s). Pour un hydrogramme unitaire, l'axe des ordonnées (Y) est l'axe du débit par unité et s'exprime, par exemple, en mètres cubes par seconde et par cm (m3/s/cm).

La durée d'un hydrogramme unitaire fait référence à une période de temps continue pendant laquelle une unité de pluie nette (excédent de précipitations) est tombée. S'il a fallu 6 heures pour qu'une unité de pluie nette tombe alors l'hydrogramme unitaire résultant est de 6 heures. Veuillez noter que la durée de l'hydrogramme unitaire ne fait pas référence à la durée de la réponse du débit.
La partie difficile dans la détermination de la durée d'un hydrogramme unitaire consiste à estimer la partie de l'ensemble de l'événement de précipitation qui contribue réellement à la pluie nette (excédent de précipitations).

Pour rappel, l'eau qui s'infiltre et percole dans les dépressions profondes et le débit de base ne font pas partie de la pluie nette (excédent de précipitations).
Cette partie des précipitations peut être estimée en appliquant une fonction de perte constante aux précipitations.
Pour rappel, la hauteur de la pluie nette (excédent de précipitations) déjà calculée était de 2,0 cm. Maintenant, il va falloir chercher la durée de la pluie nette.
Pour ce faire, cette ligne de fonction de perte est déplacée de telle sorte que la quantité de précipitations au-dessus de la ligne soit égale à la hauteur de la pluie nette (excédent de précipitations) calculée pour le bassin.
Au-dessous de cette ligne, les précipitations sont stockées à long terme. Au-dessus de la ligne se trouve la pluie nette (ou excédent de précipitations).
Il est dérivé un graphique à barres (histogramme) de la pluie nette (excédent de précipitations). Prière noter qu'il n'y a que 6 heures représentées, contre 9 heures dans le graphique des précipitations totales d'origine. Cela signifie que la durée de la pluie nette (excédent de précipitations) est de 6 heures, ce faisant un hydrogramme unitaire de 6 heures sera élaboré.
Veuillez noter que les quantités horaires (ou d'heure en heure) sur ce graphique ne sont pas vraiment uniformes. C'est typique.
Aux fins du calcul de la durée d'un hydrogramme unitaire, il est supposé cependant que toute la pluie nette est tombée uniformément dans le temps.

À la fin de ces étapes, il est dérivé un hydrogramme unitaire de 6 heures. Il montre la réponse du débit à 6 heures de pluie nette (excédent de précipitations) qui a produit une unité de hauteur.
Un modèle pluie-débit pour un événement réel incorporerait les informations de cet hydrogramme unitaire pour prédire le débit.

Les hydrogrammes unitaires dérivés des données pluviométriques et hydrométriques sont la méthode privilégiée. Cependant, dans de nombreux bassins, les données sont insuffisantes pour le faire.
Des hydrogrammes unitaires synthétiques sont utilisés dans ces zones. Les hydrogrammes unitaires synthétiques représentent généralement des bassins sans informations adéquates sur les stations hydrométriques et sont élaborés à partir des informations provenant de nombreux bassins pourvus en équipements ou appareils de mesures.
Le volume total des eaux de ruissellement à réponse rapide (pur ou réel)) et la superficie du bassin sont utilisés pour calculer _____.
(Choisissez la meilleure réponse.)
La bonne réponse est c).
Lors du choix d'une tempête appropriée pour élaborer un hydrogramme unitaire, peu importe si la pluie nette (excédent de précipitations) moyenne réelle du bassin n'est pas exactement d'une unité de hauteur.
(Vrai ou faux?)
La bonne réponse est a).
Peu importe si la pluie nette (excédent de précipitations) pour la tempête n'a pas exactement une unité de hauteur. Dans les étapes d'élaboration, des ajustements sont effectués pour tenir compte de la différence par rapport à une unité de hauteur de pluie nette (excédent de précipitations). En fait, il est plus important de choisir une tempête avec une répartition uniforme de précipitations que d'obtenir exactement 1 unité de hauteur de pluie nette.
Quels éléments sont nécessaires pour élaborer un hydrogramme unitaire à partir des données pluviométriques et hydrométriques ?
(Choisissez tout ce qui correspond.)
Les bonnes réponses sont a), b), c) et e).
En plus des données pluviométriques et hydrométriques, l'élaboration d'un hydrogramme unitaire nécessite la connaissance de la superficie du bassin, de la contribution du débit de base au débit du cours d'eau, de la durée de la pluie nette (excédent de pluie) et de la partie de la pluie totale qui devient un ruissellement débit à réponse rapide (pur ou réel), ou pluie nette (excédent de précipitations).
L'application de la théorie de l'hydrogramme unitaire nécessite d'adapter la théorie aux facteurs du monde réel.
Par exemple, lors de l'utilisation de certains modèles de ruissellement hydrologique, un type différent d'hydrogramme unitaire est utilisé. De plus, il est généralement nécessaire de tenir compte des quantités de la pluie nette (excédent de précipitations) qui sont différentes d'une unité de hauteur, ou qui tombent sur diverses durées, ou sur plusieurs périodes.
La théorie de l'hydrogramme unitaire peut être appliquée à la fois aux évènements pluvieux et à la fonte des neiges.
Enfin, des hydrogrammes unitaires peuvent exister sur la base de différentes unités de mesure.
Dans cette section, vous apprendrez à :

Certains modèles de ruissellement, tels que le modèle Sacremento Soil Moisture Accounting, prennent déjà en compte la partie du ruissellement à réponse rapide (pur ou réel) qui se produit juste sous la surface, ou écoulement hypodermique. Par conséquent, lors de l'utilisation d'un modèle de ruissellement, il convient de vérifier si l'hydrogramme unitaire doit inclure l'écoulement hypodermique ou toute autre partie de l'écoulement de base, afin que ces parties ne soient pas prises en compte deux fois dans le résultat final.

Un hydrogramme unitaire généré à partir d'un modèle de ruissellement qui a déjà séparé l'écoulement de base et l'écoulement hypodermique dans son calcul atteindra un pic plus rapidement et plus élevé que l'hydrogramme unitaire plus traditionnel, car le ruissellement de surface atteindra le cours d'eau plus rapidement que l'écoulement de base ou l'écoulement hypodermique. Veuillez noter, cependant, que l'aire sous les deux courbes est égale car les deux hydrogrammes représentent la même unité de ruissellement.

Comment adapter un hydrogramme unitaire pour une tempête dont l'amplitude des précipitations varie dans le temps ?
Ici, il y a un hydrogramme unitaire de 6 heures où 1 unité de hauteur de pluie nette (excédent de précipitations) entraîne un débit de pointe indiqué ici en vert. Mais il y a eu en fait 2 unités de hauteur de pluie nette (excédent de précipitations) au cours de ces 6 heures.
Ce faisant, un simple ajustement proportionnel est donc appliqué de sorte que 2 unités de hauteur donnent un débit de pointe 2 fois plus important qu'avec 1 unité de hauteur.
De même, 0,5 unité de hauteur de pluie nette (excédent de précipitations) entraînerait une amplitude de débit seulement la moitié de la magnitude qu'une unité de hauteur de pluie nette (excédent de précipitations) provoquerait.

Pour rappel, un hydrogramme unitaire de 6 heures signifie que la pluie nette (excédent de précipitations) est tombée en 6 heures.
En considérant maintenant une situation dans laquelle 1 unité de hauteur de pluie nette est tombée en 1 heure au lieu de 6 heures, dans ce cas, le bassin versant répondrait plus rapidement et donc, le pic se produirait plus tôt. Le pic serait également d'une plus grande amplitude car il y aurait toujours le même volume sous la courbe qu'il y avait avec la pluie nette de 6 heures.
De même, si la durée de pluie nette était de 12 heures au lieu de 6 heures, alors la réponse montrerait un pic plus tardif et de moindre ampleur, mais toujours avec le même volume de ruissellement sous la courbe.
Il est important d'utiliser la bonne durée lors de l'application d'un hydrogramme unitaire. Mais la durée "correcte" de l'hydrogramme unitaire peut ne pas exister.
Par exemple, on peut avoir un hydrogramme unitaire de 6 heures, mais la tempête actuelle ne produit qu'une heure de pluie nette. Certaines méthodologies peuvent être appliquées à l'hydrogramme unitaire disponible pour produire un hydrogramme unitaire de durée plus longue ou plus courte. Les méthodes « Temps de latence » et « Courbe en S » sont deux exemples de ces approches.

Maintenant, soyons plus réalistes et compliquons un peu les choses. Considérons une situation où la pluie nette tombe sur une période de 24 heures. Les quantités horaires varient de moins de 0,1 unité de hauteur à plus de 0,5 unité de hauteur de pluie nette.
Le seul hydrogramme unitaire disponible est d'une durée de 6 heures. Par conséquent, l'hydrogramme unitaire disponible ne correspond pas à la durée de la pluie nette de 24 heures.

Tout d'abord, nous examinons le graphique à barres (l'histogramme) de plus près pour voir si la période de 24 heures peut être divisée en segments (pas de temps) de 6 heures. Il semble que nous puissions obtenir quatre périodes de 6 heures avec des amplitudes relativement cohérentes, comme le montrent les segments de couleur.

Maintenant que nous avons quatre périodes de pluie nette correspondant chacune à la durée de l'hydrogramme unitaire, nous pouvons appliquer l'hydrogramme unitaire à chacune des quatre périodes de 6 heures.
Veuillez noter que les hydrogrammes unitaires sont ajustés pour chaque période. Bien sûr, la période 3, en rouge, aura un graphique d'une amplitude plus élevée pour correspondre à la pluie nette d'amplitude plus élevée.

Enfin, la somme de chacun des quatre hydrogrammes peut être prise et obtenir un hydrogramme comme indiqué par la ligne noire. De cette façon, l'hydrogramme unitaire de 6 heures a été utilisé pour obtenir un hydrogramme pour un événement de 24 heures. C'est-à-dire que nous avons utilisé plusieurs périodes pour obtenir un seul hydrogramme pour l'ensemble de la tempête. Cet hydrogramme final montre le ruissellement à réponse rapide (pur ou réel) pour cet événement de pluie nette de 24 heures.
Ce processus de combinaison d'hydrogrammes est parfois appelé convolution.

Les données d'entrée des modèles de ruissellement peuvent être soit les précipitations soit la fonte des neiges ou une combinaison des deux. La théorie de l'hydrogramme unitaire est appliquée dans le modèle de ruissellement.
Par conséquent, peu importe si l'excédent de précipitations utilisé dans l'hydrogramme unitaire provient de la pluie ou de la fonte des neiges. Le modèle de ruissellement, et donc la théorie de l'hydrogramme unitaire, traitera les deux données d'entrée de la même manière. Cependant, les prévisionnistes doivent être conscients des problèmes connexes tels que le sol gelé ou la glace de cours d'eau lorsqu'ils traitent du ruissellement de la fonte des neiges.
Si 1 cm d'excédent de précipitations entraîne un débit de pointe de 30 mètres cubes par seconde dans un hydrogramme unitaire standard, alors _____ mètres cubes par seconde résulteraient de 2 cm d'excédent dans la même durée.
(Choisissez la meilleure réponse.)
La bonne réponse est c).
Si 1 cm produit 30 m3/s, alors deux fois plus d'excédent de précipitations, ou 2 cm, produiront deux fois plus de débit, ou 60 m3/s.
Examinez cet hydrogramme unitaire standard de 6 heures. Où cette courbe culminerait-elle avec une hauteur de pluie nette de 0,5 unité ?
(Choisissez la meilleure réponse.)
La bonne réponse est e).
L'hydrogramme unitaire ne montrera que la moitié de l'amplitude maximale avec une hauteur de pluie nette de 0,5 unité. Le moment (ou timing) et la forme ne devraient pas changer.
Où cette courbe culminerait-elle si l'unité de hauteur des précipitations excessives (ou pluie nette) se produisait en 3 heures au lieu de 6 ?
(Choisissez la meilleure réponse.)
La bonne réponse est a).
L'hydrogramme unitaire de 3 heures culminera plus rapidement et plus haut que l'hydrogramme unitaire de 6 heures, mais le volume d'eau qu'il représente devrait rester le même.

Comme nous l'avons déjà dit, les événements pluvieux sont rarement uniformes dans le temps et dans l'espace. L'événement pluvieux typique subit à la fois les influences à la méso-échelle de l'atmosphère et de la surface terrestre. Une pluviométrie moyenne sur le bassin va lisser les maxima et minima typiques de précipitations à travers un bassin.
Afin d'ajuster les prévisions pour mieux correspondre aux événements pluvieux en temps réel, nous devons être conscients des écarts dans les hypothèses de la théorie de l'hydrogramme unitaire.
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La répartition non uniforme des précipitations dans un bassin enfreint l'hypothèse de base de l'uniformité. La répartition spatiale à l'intérieur d'un bassin peut varier à la fois en fonction du pourcentage de la superficie du bassin touché et des régions spécifiques. Cela peut conduire à une réponse du cours d'eau qui est significativement différente de la réponse prédite par la théorie de l'hydrogramme unitaire.
Par exemple, dans un cas hypothétique, disons qu'il pleut 5,00 unités de hauteur sur un dixième de la superficie d'un bassin et qu'il est sec sur le reste du bassin. La pluviométrie moyenne du bassin dans ce cas serait de 0,50 unité de hauteur. Selon le modèle de ruissellement utilisé, une hauteur de 0,50 peut ne pas être suffisante pour déclencher un ruissellement important. Mais dans la partie du bassin qui a reçu une hauteur de 5,00 unités, il peut y avoir un ruissellement important qui apparaît comme une réponse majeure dans le chenal (lit) du cours d'eau.
Supposons que la partie du bassin hypothétique qui a reçu une hauteur 5,00 unités de pluie se trouve en amont (Point le plus éloigné de l'exutoire). Au moment où le ruissellement atteint le point de prévision à l'exutoire du bassin, il peut être insignifiant en raison de l'atténuation de l'onde de crue lorsqu'elle se déplace vers l'aval. Mais il est fort possible que des inondations se soient produites dans la zone où les pluies de forte intensité sont tombées.
Inversement, disons que la hauteur de 5,00 unités de pluie soient tombées à l'extrémité inférieure du bassin. Maintenant, la réponse au point de prévision à l'exutoire du bassin peut être assez importante.
Comme pour la distribution des tempêtes, le mouvement introduit également des problèmes de répartition spatiale des tempêtes car le mouvement enfreint l'hypothèse d'une répartition uniforme dans le temps.
Même si les précipitations moyennes par bassin sont uniformes, mais que la pluie est tombée à des moments différents dans différentes parties du bassin, il pourrait y avoir des écarts importants par rapport à la réponse du cours d'eau prédite par la théorie de l'hydrogramme unitaire.
Considérons un épisode pluvieux se déplaçant vers l'aval dans le bassin, de la source à l'exutoire. Les excédents de précipitations sont générés beaucoup plus rapidement en aval du bassin que vers l'amont. En effet, l'eau qui descend le cours d'eau depuis la source atteint les zones en aval au moment même où l'écoulement local pénètre dans le cours d'eau. Il en résulte une branche ascendante plus prononcée et un pic plus élevé que si les précipitations étaient uniformes dans le temps dans tout le bassin, comme représenté par l'hydrogramme unitaire.
A l'inverse, si la tempête se déplaçait vers l'amont, le pic serait plus bas et étalé sur une plus longue période de temps.
Les modifications apportées au bassin peuvent également affecter l'utilité de l'hydrogramme unitaire. Par exemple, considérons un hydrogramme unitaire pour un bassin qui est principalement constitué de terres agricoles et de forêts.
Considérons maintenant une situation où un développement urbain considérable s'est produit depuis que l'hydrogramme unitaire a été élaboré. L'urbanisation provoque souvent une augmentation à la fois de la quantité de ruissellement et de la rapidité avec laquelle le ruissellement se produit. Ainsi, le débit de pointe est maintenant susceptible d'être plus important et de se produire plus tôt que ce que prédit l'hydrogramme unitaire.
D'autres changements dans le bassin tels que la déforestation, les incendies de forêt et le sol gelé peuvent également augmenter le ruissellement.
Un hydrogramme de ruissellement montre un pic de débit d'un bassin qui est plus tôt et beaucoup plus important que prévu. Vous pensez que les valeurs d'entrée de précipitations et de ruissellement sont bonnes. De plus, l'hydrogramme unitaire de 6 heures pour ce bassin s'est bien comporté dans le passé. Quel peut être le problème ?
(Choisissez tout ce qui correspond.)
Les bonnes réponses sont a) et c).
Un pic plus rapide et plus élevé peut être causé par 1) une tempête descendant le bassin au fil du temps, 2) une tempête concentrée dans la partie inférieure d'un bassin, et 3) des changements dans l'utilisation des terres dans le bassin, comme l'urbanisation et les incendies de forêt.
Une zone de précipitations convectives intenses se produit dans 1/5 d'une zone de bassin sur 3 heures tandis que le reste de la zone de bassin est sec. La pluviométrie moyenne du bassin est de 0,50 cm, ce qui, selon la théorie de l'hydrogramme unitaire, suggère une très faible réponse du cours d'eau à l'exutoire du bassin. Pourquoi cela peut-il être trompeur ?
(Choisissez tout ce qui correspond.)
Les bonnes réponses sont b) et c).
Puisque la fraction de 1/5 de la superficie du bassin a reçu toute la pluie et que la moyenne du bassin était de 0,50 cm, cela signifie qu'il y avait 2,50 cm dans cette fraction de 1/5 de la superficie du bassin. La théorie de l'hydrogramme unitaire a utilisé la moyenne du bassin de 0,50 car elle suppose une répartition uniforme des précipitations. Bien que 0,50 cm de pluie ne produise pas beaucoup de ruissellement à réponse rapide (pur ou réel), en réalité, l'œil de bœuf de 2,50 cm peut produire un ruissellement local très important qui peut apparaître à l'exutoire du bassin.
Supposons que nous ayons une tempête qui produit une quantité de pluie nette (excédent de précipitations) moyenne dans le bassin qui est différente de 1,00 unité de hauteur. De plus, cette pluie nette n'est pas uniformément répartie dans l'espace ou dans le temps. Comment apportez-vous les ajustements nécessaires aux prévisions hydrologiques ?
(Choisissez tout ce qui correspond.)
Les deux réponses peuvent être correctes selon la situation et l'expérience du prévisionniste :
Si vous savez que vous avez des écarts importants de la théorie de l'hydrogramme unitaire, comme une convection intense concentrée à l'extrémité aval du bassin, vous pouvez choisir de faire en sorte que le pic ou la pointe de l'hydrogramme unitaire apparaisse plus tôt et plus haut. Cela nécessiterait une certaine expérience pour savoir de combien (de quelle grandeur) modifier l'hydrogramme unitaire.
Une autre approche consiste à ajuster directement l'hydrogramme prévisionnel mais pas l'hydrogramme unitaire. La philosophie ici est que l'hydrogramme unitaire est correct et doit être laissé tel quel. Si la répartition des précipitations enfreint les hypothèses de la théorie de l'hydrogramme unitaire, des ajustements seront nécessaires pour les prévisions finales.
Enfin, des ajustements peuvent être apportés sur les données d'entrée de pluie et de ruissellement s'il y a des raisons de croire qu'elles peuvent être inexactes.
Étant donné que la théorie de l'hydrogramme unitaire suppose une répartition uniforme des précipitations dans l'espace et dans le temps et des caractéristiques de bassin immuables, il faut considérer les effets de :
Le programme COMET® est parrainé par le service météorologique national de la NOAA (NWS), avec un financement supplémentaire de :