Hydrologie routière : étude des bassins versants et dimensionnement

Ecole Centrale Supérieure Polytechnique Privée de Tunis
Avenue Mohamed V
Département : GCCA
Année universitaire : 2020–2021
Semestre : 1
Module d’enseignement : Hydrologie
Enseignant : Atef Ben Othmen
Classe : 2ème Filière : ING CIV
Avril 2021
Etude hydrologique d’une route
Introduction
L’étude hydrologique d’une route est une étape incontournable de l’étude du projet routier
puisqu’elle constitue l’étape préalable au dimensionnement des ouvrages hydrauliques (dalots
et buses).
En premier lieu, il faut déterminer les caractéristiques physiques des différents bassins
versants qui entourent la route étudiée (surface, périmètre, pente..) et calculer les débits
d’écoulements en appliquant les modèles hydrologiques appropriés.
En second lieu, il faut dimensionner les ouvrages hydrauliques capables d’évacuer les débits
d’écoulements calculés pour assurer une meilleure protection de la route.
Cette séance comportera deux parties :
 La première est d’aspect pratique et focalisera sur les méthodes de délimitation des
bassins versants et de la détermination de leurs caractéristiques (une heure et demie).
 La deuxième sera réservée au dimensionnement des dalots qui seront installés sous la
route en vue d’assurer sa protection.
I. Délimitation des bassins versants
I.1. Délimitation sur carte d’Etat Major
La meilleure délimitation des bassins versants et la plus précise est certainement celle faite
par l’ingénieur directement sur la carte d’Etat Major sur Autocad.
La carte d’Etat Major est, comme son nom l’indique, une carte topographique préparée par les
services militaires afin de l’utiliser en cas de combats.
Sur cette carte figurent des courbes de niveau qui sont des lignes joignant les points de terrain
ayant la même altitude par rapport au géoïde (niveau moyen des mers) ainsi que toutes les

données du site (couverture végétale, lignes de haute tension, chemin de fer existant, oueds,
anciens bâtiments ou installations existantes…).
Tout autour de l’axe de la route, on procède au suivi de l’évolution de l’altitude du terrain
marquée sur les courbes de niveaux afin de déterminer les lignes de crètes qui représentent
les lignes de partage des eaux entre deux bassins versants voisins.
Les contours des bassins versants seront représenté sur Autocad par des lignes de couleurs
différentes marquant les lignes de crètes qui représentent leurs limites.
De plus, on adopte généralement la couleur bleue pour dessiner les thalwegs ou ligne de
cheminement hydraulique de chacun des bassins versants délimités.
Les caractéristiques des bassins versants nécessaires ultérieurement dans les calculs
hydrologiques sont les suivants :
- La superficie (km²)
- Le périmètre (km)
- La pente moyenne : Elle est assimilée à celle de son cours d’eau principal. Elle est
déterminée par la formule suivante :
Imoy = ∆𝐇
𝐋 : L : Longueur totale
du cours d’eau en km
∆H : Différence d’élévation entre les deux points extrêmes La classification des pentes
se fait suivant leurs valeurs.
 0.5% < P < 2% pente faible.
 2% < P < 5% pente moyenne.
- P > 5% pente forte.
Figure 1 : Délimitation des bassins versants

Outre que ces caractéristiques déduites à partir de la délimitation des bassins versants, on aura
besoin ultérieurement pour le calcul des débits de :
- Le temps de concentration est défini comme étant le temps mis par les gouttes de pluie les
plus éloignées hydrauliquement de l’exutoire pour l’atteindre et contribuer au débit en ce point.
Il dépend de de la forme, de la pente, de la nature du sol, de la couverture végétale du bassin
versant
Pour la détermination du temps de concentration nous retiendrons deux formules :
 Formule de Ventura :
Pour des superficies de bassins versants inférieures à 25 km2:
I
A
tc.76
En minute
Avec, A : superficie du bassin versant en km2,
I : pente moyenne équivalente du talweg en cm/m,
 Formule de Passini: Pour les bassins versants de superficie > 25 km2 :
I
LA
tc
3.
.1,1
En heures
Avec, A = superficie du bassin versant en km2,
L = longueur du plus long cheminement hydraulique, (km)
I = pente moyenne du talweg en cm/m
- Le coefficient de ruissellement Cr dépend de plusieurs paramètres essentiellement
de la nature du sol, du couvert végétal, du relief, de la pente et de l’évènement pluvieux
etc.
En utilisant la logiciel Auocad on peut déterminer à peu près le pourcentage de la
superficie du bassin versant couverte de végétation.
1 : Si plus de 50% de la surface du bassin sont recouverts de végétation.
2 : Si 30 à 50% de la surface du bassin sont recouverts de végétation.
3 : Si moins de 30% de la surface sont recouverts de végétation.
Pente
Indice de
végétation *
Période de retour
10 ans et 20
ans
50 et 100 ans
Pente faible ou moyenne
(de 0 à 5%)
1
2
3
0.3
0.4
0.5
0.4
0.5
0.6

Pente forte
> à 5 %
1
2
3
0.4
0.5
0.6
0.5
0.6
0.7
I.2. Délimitation des bassins versants sur Global Mapper
Cette méthode est basée sur l’utilisation d’un logiciel capable de délimiter les bassins versants
d’une zone d’étude en exploitant l’imagerie spatiale fournie par Google Earth.
Le logiciel Global Mapper peut-être demander auprès du service informatique de la
Polytechnique Centrale pour ceux qui désirent appliquer cette méthode sur un cas
d’application.
Les étapes de la délimitation des bassins versants sont les suivantes :
1- Ouvrir Google Earth
2- Situez votre ouvrage (route, ville à protéger contre l’inondation…)
3- Une fois la route est située, allez à « ajouter---> trajet), mettre des points tout au long
de votre route
4- Allez à « mesures » sur la même boite et vérifier la longueur de votre tronçon de route.
5- Vous pouvez changer le style et la couleur de votre route en regardant à gauche et voir
« route » - propriétés
6- Cliquez avec le bouton droit sur « route » - enregistrer le lieu sous - créer un
répertoire « délimitation BV ».
7- Allez sur Global Mapper - open your own data files - choisir votre fichier de
route dans le dossier que vous avez crée
8- Votre route apparaitra sur l’écran, il suffit de cliquer sur l’icône (petite maison) en
haut pour faire un zoom, les coordonnées géographiques de votre route apparaitront
en bas (latitude et longitude).
9- Pour faire la projection sur un plan, il faut changer de coordonnées, les coordonnées
géographiques ne servent pas : allez à tools - configure - projection - choisir
UTM et pour Datum - Carthage et enfin Planer units - meter et enregistrer
10- Vous aurez maintenant aussi bien les longitudes et les latitudes que les valeur X et y
obtenus par la projection sur le système geographique choisi (Carthage par exemple).
11- Activez votre connexion internet pour pouvoir télecharger les images satellite
environnantes à votre route sur Global Mapper.

12- Allez à File - download imagery Topo/terrain/ maps..
13- Popular sources -- world imagery - connect
14- Tools -- control center - vous aurez le choix de faire apparaitre ou désactiver le
calque que vous voulez (route ou world imagery) juste en cochant ou en décochant le
choix.
15- Il vaudrait mieux désactiver world imagery temporairement puisqu’on n’aura besoin
qu’après (close overlay  yes)
16- Télécharger les coordonnées X , Y et Z de votre terrain en allant de nouveau à File 
download imagery Topo/terrain/ maps  popular sources  terrain data  SRTM
worldwide - connect
17- Pour créer les Bv, il faut tout d’abord créer les courbes de niveau : aller à Analysis 
generate contours
18- Choisir dans la fenetre qui s’ouvre le pas entre les courbes de niveau : contour interval
(choisir une valeur de 10m par exemple)-- ok
19- Par la suite, desactiver les courbes de niveau pour pouvoir délimiter les BV, pour cela
allez à : Tools control center  decocher contours
20- Allez a analysis generate watershed
21- Pour aider le logiciel à délimiter rapidement les BV et pour ne pas avoir une
délimitation dans les zone lointaines du projet, il vaudrait mieux délimiter la zone dont
le logiciel focalisera dessus, pour cela utilisez l’outil de digitalisation (icone stylo) en
bas à gauche et dessinez une surface autour du projet (dénomination : zone des BV par
exemple)
22- Faire « echap » et cliquer à l’intérieur de la surface : sur le curseur vous voyez
« edit ».
23- Revenir à analysis  generate watershed - watershed bounds  cocher crop
selected area features
24- Sur la meme fenetre : watershed options  changer le nom dans description
25- Cocher stream drainage area et vous spécifiez la superficie minimale des bassins
versants (1 km² si les BV apparaissent très grands et 10 hectares si il s’agit d’une
petite piste et les BV sont peu étendus).
26- Cocher « discad streams less than 1m »
27- Depression fil depth : 10m
28- Faire ok et vous voyez vos BV ainsi que leur ligne d’écoulements en couleur.