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Dlimitation des bassins versants

La dtermination des bassins versants par analyse des MNT se fait essentiellement en deux

tapes. La premire consiste en un prtraitement des MNT et la deuxime au trac effectif des

bassins versants dsirs par lutilisateur final.

Pour effectuer un bon travail et fiable, il faut avoir comme donnes :

un MNT en format grille ou raster, le rseau hydrographique en format vectoriel et les limites des plans deau avec leur cte au format vectoriel

On exposera dans cette partie les diffrentes phases de cette caractrisation :

Le prtraitement

Le prtraitement du MNT doit se faire dans un ordre squentiel et comporte plusieurs tapes.

Le traitement informatique pour chaque fonction prend environ 2 10 mn pour une grille de

dimensions 4000x4000 pixels. La grille du MNT du Bouregreg une dimension de

8500x5000 pixels.

Ces oprations ont pour but de prparer le terrain aux diffrents calculs de pentes et

dcoulements, afin de corriger et valider le MNT.

Les diffrentes tapes du prtraitement de terrain

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a- Level DEM ou alignement des MNT

Etape du Level DEMCette fonction a pour but de caler le MNT sur ces polygones leurs altitudes relles puis de

les remplir le cas chant.

Pour effectuer cette opration nous avons besoin des polygones sous format vectoriel

reprsentant les lacs et retenues ainsi que leurs altitudes.

b- DEM Reconditioning : reconditionnement du MNT

Les entits en sortie

Les entits en entre

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Etapes du DEM Reconditioning

Le reconditionnement du terrain modifie les altitudes du MNT au niveau du rseau

hydrographique vectoriel fourni en donnes afin que les lignes de ruissellement qui seront

dtermines par la suite soient cohrentes avec le rseau hydrographique rel.

Cette tape revt une certaine importance car la dtermination des cours deaupar MNT peuttre trs imprcise dans les plaines trs faible pente topographique.

Les figures suivantes montrent les effets des valeurs Stream Buffer, Smooth drop/raise &

Sharp drop/raise sur les modifications du MNT par la mthode AGREE utilise dans notre

cas..

Etat du MNT avant Modification

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Etat du MNT aprs modification - exemple 1

Dans lexemple 1 la modification apporte est celle correspondant des valeurs de 6 cellules

pour la zone tampon de loued (=Stream Buffer), un adoucissement du terrain (=Smooth

drop/raise) de 10 m et un approfondissement de loued (Sharp drop/raise ) de 5 m

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Etat du MNT aprs modification - exemple 2

Dans lexemple 2 la modification apporte est celle correspondant des valeurs de 8 cellules

pour la zone tampon de loued (=Stream Buffer), un adoucissement du terrain (=Smooth

drop/raise) de 5 m et un approfondissement de loued (Sharp drop/raise ) de 15 m

c- Fill Sinks : remplissage des cuvettes

La fonction Fill sinks

Cette fonction est indispensable et a pour rle de remplir cuvettes dans la grille du MNT. Si

des cellules haute lvation entourent une cellule basse lvation, l'eau est pige dans

cette cellule et ne peut plus couler. La fonction Fill remplit et modifie la valeur d'lvation

pour liminer ces problmes qui peuvent entraver ltape suivante qui est la dtermination des

directions de flux.

Exemple de remplissage d'une cuvette

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d- Flow Direction : direction de flux

Etapes du Flow Direction

La direction de flux consiste faire un calcul de pente afin de dfinir la direction

dcoulement dune goutte deau dans chaque pixel du MNT.

Aprs cette tape on obtient une grille raster avec des valeurs 1-2-4-8-16-32-64-128 , o

chaque valeur dfinit une direction de flux comme indiqu dans le schma ci-dessous.

Grille de direction du flux

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e- Flow Accumulation : accumulation de lcoulement

Etapes du Flow accumulation

A partir de la grille prcdente, cette fonction calcule une nouvelle grille : la grille

daccumulation de lcoulement. Chaque cellule de cette grille contient le nombre cumul de

cellules en amont qui converge vers elle. Ainsi, nous aurons les circuits possibles quun

ruissellement peut emprunter.

Grille dcoulement

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Grille avec accumulation dcoulement

Grille avec accumulation dcoulementet seuil > 5 cellules

Afin de bien visualiser laccumulation de lcoulement et sa convergence, il est prfrable de

modifier la visualisation propose par dfaut. Nous proposons cet effet dajuster la

symbologie de cette grille en classes prdfinies et daffecter une couleur pour chaque classe.

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Grille montrant de laccumulation de lcoulement

f- Stream Definition : dfinition du ruissellement

Etapes du Stream definition

Cette fonction cre une grille de ruissellement qui contient la valeur 1 pour toutes les

cellules de la grille daccumulation de flux suprieur un certain seuil. Toutes les autres

cellules nauront pas de valeur.

Pour ce processus, il faudrait choisir un seuil convenable. La valeur propose par dfaut pour

ce seuil correspond 1% de la valeur maximale de la grille dcoulement. Ce seuil correspond

en fait une surface. Par exemple, un seuil de 7000 pixels dans une grille MNT o la taille de

chaque pixel est de 100x100 m va correspondre une surface de 7000x100x100 m2soit 70

Km2.

Le choix de ce seuil correspond la valeur surfacique partir de laquelle on considre que

lon va assiste un ruissellement. Dans notre travail, nous avons opt pour un seuil de 15kmpour le Loukkos (car le bassin est plus petit) et de 20 Km2pour les autres ABH

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Exemple de grille de ruissellement

Seuil propos par dfaut Seuil correspondant une surface de 25km

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g- Stream Segmentation : segmentation des cours deau

Etapes du Stream segmentation

Cette fonction segmente les cours deau et chaque segment possde une identification unique.

Un segment peut tre un segment de tte, ou il peut tre dfini comme un segment entre deux

jonctions de segments. Toutes les cellules dans un segment particulier ont le mme code de

grille qui est spcifique ce segment.

Pour une bonne visualisation de cette segmentation, on peut modifier la symbologie et dfinir

une couleur pour chaque code.

Grille de segmentation des cours deau

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h- Catchment Grid Delineation : trac des bassins versants

Etapes du Catchment Grid Delineation

A partir des directions du flux et de la segmentation des cours deau, cette fonction dlimite

toutes les cellules qui convergent le segment de cours deau. Cela revient en fait dterminer

les bassins versants drain par chaque segment. Cette fonction cre une grille dans laquelle

chaque cellule porte une valeur (code de grille) indiquant quel bassin appartient la cellule.

La valeur donne correspond la valeur porte par le segment de ruisseau.

Grille de trac des bassins versants

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i- Catchement Polygon Processing : calcul des bassins versants polygones

Etapes du Catchment polygon

Cette fonction convertit la grille du bassin en format polygone vectoriel, indiquant le

primtre et la surface de chaque bassin.

Exemple d'un bassin versant avec sa table attributaire

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j- Drainage Line Processing : calcul des lignes de drainage

Etapes du Drainageline processing

Cette fonction convertit la grille des cours deau segments en format vectoriel polyligne o

chaque ligne porte l'identificateur du bassin dans lequel il se trouve.

Exemple d'un segment de cours deau et son bassin avec la table attributaire

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k- Adjoint Catchement Processing : calcul des bassins versants adjoints

Etapes du Adjoint Catchment

processing

Pour chaque bassin, cette fonction produit des bassins adjoints en amont partir de la couche

catchement cre, crant ainsi des polygones hirarchiss.

Cette tape de traitement a aussi pour but dacclrer le processus de dlimitation des bassins

versants partir de leurs exutoires.

l- Drainage Point Processing

Etapes de Drainage point processing

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Cette fonction permet la cration de tous les exutoires associs aux bassins partir de

laccumulation du flux, des bassins versants et des bassins versants polygones.

Figure montrant les diffrents exutoires cres par Arc Hydro

6-2-Le traitement des bassins versants

Aprs le prtraitement de terrain, Arc Hydro nous fournit un ensemble tendu dinstruments

pour tracer les bassins et sous bassins versants. Ces instruments ne peuvent tre utiliss

quaprs prtraitement du terrain car ils utilisent la base de donnes cre durant ce

prtraitement.

Les tapes de la cration des bassins versants sont essentiellement bases sur lepositionnement et le choix des exutoires.

a- Batch Point Generation : gnration des points exutoiresCette fonction nous permettra de choisir des points exutoires de BV et de crer un fichier

vectoriel de points avec un ensemble de caractristiques pour chaque point choisi.

LoutilBatch Point Generation peut servir crer interactivement ce fichier vectoriel de

points. Nous utiliserons cet outil pour localiser les exutoires des bassins versants. L'affichage

doit tre zoom suffisamment pour voir et cliquer sur des cellules individuelle de grille. Notre

objectif est de crer plusieurs points sur la grille d'accumulation de lcoulement fac ou sur les

lignes de drainage (DrainageLine).

Quand on cre un point la fentre suivante apparait.

Exutoires

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Gnration dun point Exutoire

Les champs doptions BatchDone et SnapOn peuvent tre utilises pour activer (= 1) ou

dsactiver (= 0) le traitement par lots (=BatchDone) et la capture (=SnapOn) pour ce point.

Ces informations sont sauvegardes dans la table attributaire du fichier vectoriel de point

exutoires nomm BatchPoint

Quand SnapOn est active (=1), si votre point est suffisamment prs d'une ligne de drainage

( environ 5 pixels) le point va tre captur (c.--d. dplac) une ligne de drainage voisine

avant la dlimitation du bassin versant en amont.

Quand BatchDone est dsactiv (=0) ceci veut dire que la dlimitation par lot du bassin

versant relative ce point exutoire nest pas encore faite.Il faut rpter cette opration autant de fois que lon a dexutoires de BV dlimiter.

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b- Batch Watershed Delineation : dlimitation des bassins versants (prdfinis parlusager)

Etapes du Batch watershed delineation

Aprs la gnration des points exutoires, cette fonction les transforme en exutoire de bassin

(watershedpoint) et trace le bassin versant correspondant.

Cela se fait partir de lanalyse des couches de la direction de flux, du ruissellement, des

bassins versants et des bassins versants adjoints et des points exutoires dfinis au cours de

ltape prcdente.

Exemple des bassins versants dlimits

c- Subwatershed Delineation : dlimitation des sous-bassins versantsCette fonction dlimite les sous-bassins hydrographiques pour tous les pointspris dun fichier

vectoriels de points exutoires. Dans ce contexte un bassin, comme dfini prcdemment, est

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toute la rgion en amont d'un exutoire, tandis qu'un sous-bassin est la rgion qui se dverse

directement vers un exutoire, l'exclusion de toute rgion qui fait partie d un autresous-

bassin hydrographique.

Les sous-bassins dlimits partir d'un ensemble de points ne se chevauchent donc pas par

dfinition parce que le bassin de drainage vers un point qui est dans un autre bassin versant est

exclu du sous-bassin du point en aval. D'autre part, les bassins hydrographiques peuvent sechevaucher.

Etapes du Subwatershed Delinieation