Légis Québec

Méthode de calcul du débit de pointe pour les bassins versants d’une superficie égale ou inférieure à 60 km2

La méthode dite rationnelle est utilisée pour calculer le débit maximum instantané d’une récurrence de 10 ans. Cette méthode a été validée pour les bassins versants d’une superficie inférieure à 25 km2. Donc, lorsque la superficie du bassin versant couvre entre 25 km2 et 60 km2, le résultat doit être validé sur le terrain en y cherchant des indices indiquant le niveau d’eau atteint par les crues des années antérieures ou en établissant une relation avec des bassins jaugés sur le même territoire ou à proximité de celui-ci. Les étapes de calcul sont les suivantes:

1 - Délimitation du bassin versant;

2 - Calcul de la pente moyenne du bassin versant;

3 - Identification de l’utilisation du territoire et des dépôts de surface du bassin versant;

4 - Calcul de la superficie totale du bassin, de la proportion de chaque type de dépôts de surface, par type d’utilisation des terres, et du pourcentage du bassin en lacs et en terrains dénudés/semi-dénudés humides;

5 - Détermination de la longueur du cours d’eau et calcul de la pente «85-10» du cours d’eau;

6 - Calcul du coefficient de ruissellement pondéré du bassin versant;

7 - Calcul du temps de concentration du bassin versant;

8 - Détermination de l’intensité de précipitation;

9 - Calcul du coefficient de correction de l’intensité de précipitation;

10 - Détermination du coefficient de réduction du débit de pointe;

11 - Calcul du débit maximum instantané d’une récurrence de 10 ans.

Explication des étapes à suivre à l’aide d’un exemple

1 - Délimitation du bassin versant

Le bassin versant qui alimente en eau le cours d’eau au point de traversée doit être délimité à l’aide d’une carte topographique à l’échelle 1: 20 000. La figure 1 présente, à titre d’exemple, la délimitation d’un bassin versant à l’étude.

2 - Calcul de la pente moyenne du bassin versant (Sb)

Le calcul de la pente moyenne se fait à l’aide d’un quadrillage (1 cm X 1 cm) superposé au bassin versant. Il faut déterminer pour chaque ligne horizontale et verticale de ce quadrillage le nombre de fois qu’elle coupe une courbe de niveau. La longueur de ces lignes est aussi comptabilisée. Le calcul de la pente moyenne du bassin versant à l’étude est donné à la figure 2.

3 - Identification de l’utilisation du territoire et des dépôts de surface du bassin versant

À l’aide des cartes de dépôts de surface, des cartes forestières et de la connaissance du territoire, il faut identifier quelle est l’utilisation des terres comprises à l’intérieur du bassin versant. Il peut s’agir de terres qui sont boisées, en pâturage ou en culture. Par la suite, pour chaque type d’utilisation des terres, il faut identifier les dépôts de surface. Les terrains dénudés/semi-dénudés humides doivent également être localisés.

La figure 3 présente pour le bassin versant à l’étude,qui est complètement boisé, l’identification des dépôts de surface ainsi que la localisation des terrains dénudés et semi-dénudés humides.

4 - Calcul de la superficie totale du bassin, de la proportion de chaque type de dépôts de surface, par type d’utilisation des terres, et du pourcentage du bassin en lacs et en terrains dénudés/semi-dénudés humides

Dans le cas du bassin étudié, selon la figure 3, nous obtenons les résultats suivants:

___________________________________________________________________________________

Type d’utilisation
des terres Identification Superficie (ha) Proportion
___________________________________________________________________________________

Boisé 1A 238 57%
___________________________________________________________________________________

Boisé 1AR 127 31%
___________________________________________________________________________________

Boisé 2BE 19 5%
___________________________________________________________________________________

_ Lacs et terrains 30 7%
dénudés/semi-dénudés
humides
___________________________________________________________________________________

- Superficie totale 414 100%
___________________________________________________________________________________

5 - Détermination de la longueur du cours d’eau (Lc) et calcul de la pente «85-10» du cours d’eau (Sc)

La longueur du cours d’eau se mesure à partir du point de traversée en suivant le tracé du cours d’eau principal prolongé jusqu’à la ligne de crête, soit jusqu’au point le plus éloigné du bassin versant permettant d’identifier le chemin le plus long qu’une goutte d’eau doit parcourir pour se rendre au point de traversée.

La pente «85-10» du cours d’eau se définit comme étant la pente moyenne du tronçon du cours d’eau localisé entre 2 points se situant respectivement à 10% en amont du point de traversée et à 15% en aval de la limite extrême du bassin versant.

La figure 4 localise la ligne permettant de déterminer la longueur du cours d’eau (Lc) et la figure 5 présente la méthode de calcul de la pente «85-10» du cours d’eau (Sc), pour le bassin versant à l’étude.

6 - Calcul du coefficient de ruissellement pondéré du bassin versant (Cp)

Premièrement, à l’aide du tableau 1, on classifie au point de vue hydrologique les différents types de dépôts de surface présents sur le bassin versant.

TABLEAU 1

Classification hydrologique des dépôts de surface

___________________________________________________________________________________

Type de dépôts Classification
(appellation) hydrologique
___________________________________________________________________________________

lBF, lBP, 2A, 2AE
2AK, 2B, 2BD, 2BE
4GS, 5S, 6, 8E, 8F AB
9

lA, lAR, lB, lBD
lBC, 3, 8C
8A B
8AR

4, 8G BC

lAA, 4GA, 5A C
R (roc sédimentaire1)

R (roc cristallin2) CD
___________________________________________________________________________________

1 Roches sédimentaires: roches qui constituent la majeure partie des Appalaches et des basses terres du Saint-Laurent

2 Roches cristallines: roches ignées ou métamorphiques parfois intrusives qui constituent le Bouclier canadien.

NOTE: Les dépôts de type 7 sont assimilés aux terrains dénudés/semi-dénudés humides.

Lorsque la classification hydrologique des dépôts de surface est terminée, on détermine à l’aide du tableau 2 le coefficient de ruissellement de chaque type de dépôts et ce, en relation avec l’utilisation des terres et la pente moyenne du bassin versant.

TABLEAU 2

__________________________________________________________________________________

COEFFICIENTS DE RUISSELLEMENT (C)
__________________________________________________________________________________

TYPE D’UTI- PENTE
LISATION MOYENNE CLASSIFICATION HYDROLOGIQUE
DES TERRES DU BASSIN DES DÉPÔTS DE SURFACE
VERSANT (Sb) __________________________________________________

AB B BC C CD
__________________________________________________________________________________

< 3 % 0,30 0,36 0,41 0,47 0,51
__________________________________________________________________

Culture 3 à 8 % 0,34 0,43 0,51 0,59 0,67
__________________________________________________________________

> 8 % 0,43 0,51 0,61 0,67 0,73
__________________________________________________________________________________

< 3 % 0,12 0,17 0,25 0,34 0,43
__________________________________________________________________

Pâturage 3 à 8 % 0,17 0,25 0,33 0,43 0,51
__________________________________________________________________

> 8 % 0,22 0,39 0,47 0,56 0,64
__________________________________________________________________________________

< 3 % 0,09 0,15 0,21 0,29 0,37
__________________________________________________________________

Boisé 3 à 8 % 0,12 0,19 0,26 0,34 0,43
__________________________________________________________________

> 8 % 0,18 0,26 0,34 0,43 0,51
__________________________________________________________________________________

Lacs et terrains
dénudés/semi-
- dénudés humides 0,05
__________________________________________________________________________________

Par la suite, on peut calculer le coefficient de ruissellement pondéré du bassin versant (Cp). Pour le bassin à l’étude, les données et les calculs sont les suivants:

__________________________________________________________________________________

Type Proportion Classification Pente du Coefficient de
d’utilisation Identification du bassin hydrologique bassin (Sb) ruissellement
des terres (C)
__________________________________________________________________________________

Boisé 1A 57 % B 0,26
__________________________________________________________________________________

Boisé 1AR 31 % B > 8 % 0,26
__________________________________________________________________________________

Boisé 2BE 5 % AB 0,18
__________________________________________________________________________________

Lacs et terrains
dénudés/semi-
- dénudés humides 7 % - - 0,05
__________________________________________________________________________________

Coefficient de ruissellement pondéré (Cp) = (57% X 0,26)
+ (31% X 0,26)
+ (5% X 0,18)
+ (7% X 0,05)
= 0,24

7- Calcul du temps de concentration du bassin versant (tc)

Le temps de concentration du bassin versant est déterminé à l’aide d’une des 2 formules suivantes:

Si Cp < 0,40

tc = 3,26 (1,1 - Cp) Lc0,5

________________

Sc0,33

où tc : temps de concentration (minute)

Cp : coefficient de ruissellement pondéré du bassin

Lc : longueur du cours d’eau (m)

Sc : pente «85-10»du cours d’eau (%)

si Cp ≤ 0,20, Sc minimum à utiliser = 0,1%

si 0,20 < Cp < 0,40, Sc minimum à utiliser = 0,5%

tc minimum = 10 minutes

Si Cp ≥ 0,40

tc = 0,057 Lc

___________

Sc0,2 Ab0,1

où tc : temps de concentration (minute)

Lc : longueur du cours d’eau (m)

Sc : pente «85-10»du cours d’eau (%)

Ab : superficie du bassin versant (ha)

tc minimum = 10 minutes

Dans le cas du bassin étudié, le Cp est égal à 0,24. Conséquemment, c’est la première formule qui doit être utilisée.

tc = 3,26 (1,1 - 0,24) 3 6000,5 = 136 minutes

___________________

1,90,33

8 - Détermination de l’intensité de précipitation (I)

On détermine l’intensité de précipitation à l’aide des figures 6 et 7. Sur la figure 6, on relève la moyenne de la précipitation totale d’une durée d’une heure, indiquée sur la courbe passant la plus près du bassin à l’étude. Sur la figure 7, on relève l’écart-type de la précipitation totale d’une durée d’une heure.

L’intensité de précipitation applicable au bassin versant s’obtient de la façon suivante:

I = moyenne de la précipitation totale d’une durée d’une heure + (1,305 X écart-type de la précipitation totale d’une durée d’une heure).

Dans le cas de notre exemple, qui est situé sur le feuillet 21M/6 N.E, la moyenne est de 22 mm/heure et l’écart-type de 8 mm/heure. L’intensité de précipitation applicable à ce bassin versant est donc de 32,4 mm/heure, soit 22 + (1,305 X 8).

9 - Calcul du coefficient de correction de l’intensité de précipitation (Fi)

Selon le temps de concentration du bassin versant, le coefficient de correction de l’intensité de précipitation se calcule à l’aide de l’une des 2 formules suivantes:

Fi = 12,25 pour 10 minutes ≤ tc < 60 minutes

______

tc0,612

Fi = 17,07 pour tc ≥ 60 minutes

______

tc0,693

où tc: temps de concentration (minute)

Dans le cas du bassin étudié, c’est la deuxième formule qu’il faut utiliser (tc = 136 minutes).

Fi = 17,07 = 0,567

______

136c0,693

10 - Détermination du coefficient de réduction du débit de pointe (FL)

Les zones de rétention tels les lacs et les terrains dénudés/semi-dénudés humides produisent une réduction significative du débit de pointe. On évalue le coefficient de réduction du débit de pointe à l’aide de la proportion de lacs et de terrains dénudés/semi-dénudés humides calculée à l’étape 4 et de la figure 8. Dans le cas du bassin étudié, ce coefficient est de 0,69 (courbe B, 7% en lacs et en terrains dénudés/semi-dénudés humides).

11 - Calcul du débit maximum instantané d’une récurrence de 10 ans (Q10)

La formule suivante permet de calculer ce débit:

Q10(m3/s) = Cp Fi I Ab FL

__________

360

où

Cp = Coefficient de ruissellement pondéré du bassin versant

Fi = Coefficient de correction de l’intensité de précipitation

I = Intensité de précipitation (mm/heure)

Ab = Aire du bassin versant (ha)

FL = Coefficient de réduction du débit de pointe

Pour le bassin étudié, Q10 = 0,24 × 0,567 × 32,4 × 414 × 0,69

__________________________

360

Q10 = 3,5 m3/s

Figure 1
Délimitation d’un bassin versant au point de traversée d’un cours d’eau
Figure 2
Calcul de la pente moyenne du bassin versant (Sb)
Figure 3
Identification des dépôts de surface du bassin versant
Figure 4
Détermination de la longueur du cours d’eau (Lc)
Figure 5
Calcul de la pente «85-10» du cours d’eau (Sc)
Figure 6
Isohyète de la moyenne de la précipitation totale (mm) d’une durée de 1 heure
Figure 7
Isohyète de l’écart-type de la précipitation totale (mm) d’une durée de 1 heure
Figure 8
Effet de laminage des lacs et des terrains dénudés / semi-dénudés humides

A-18.1, r. 7 - Règlement sur les normes d’intervention dans les forêts du domaine de l’État

Annexe
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2012-09-01 Afficher le texte complet à cette date

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