Évaluation du coefficient de ruissellement à l'aide de la méthode ...

Gouvernement du Québec
Ministère des Richesses naturelle:
Service de l'hydromètrie
Évaluation du coefficient
de ruissellement
à l'aide de la
méthode SCS modifiée
Jean Monfet, ing. agr.

,
SERVICE DE L'HYDROMÉTRIE
ÉVALUATION
DU COEFFICIENT DE RUISSELLEMENT
À L'AIDE DE LA MÉTHODE SCS MODIFIÉE.
préparé
pa r
Jean Monfet, i ng, agr.
Août 1 979

Dépôt légal - 2e trimestre 1980
Bibliothèque nationale du Québec
ISBN 2-551-03851-0
Éditeur officiel du Québec

TABLE DES MATIÈRES
I NTRODUCTION ........................................... 1
1 . La méthodologie et son application au Québec . . . . . .. 2
1 . 1 Les caractéristiques du sol ................... 3
1 . 2 L'utilisation du sol .......................... 4
1 . 3 Un exemple de calcul du
numéro de courbe .............................. 8
1 . 4 Le choix des bassins .......................... 11
1 . 5 Le choix et le classement
des événements ................................ 11
2. Les résultats - Analyse et discussion .............. l7
2.1 Les numéros de courbe ......................... 17
2.2 Les relations pluie-ruissellement ............. 21
2.3 Recommandations ............................... 31
CONCLUSION ............................................. 3;
BIBLIOGRAPHIE .......................................... 33
APPENDICE A. Courbes de ruissellement ................. 34
APPENDICE B.
Table de modification des numéros
de courbe selon les conditions
d'humidité initiale ...................... 35

I NTRODUCTION
La connaissance du volume ruisselé lors d'un événement
pluvieux revêt un grand intérêt en hydrologie. Plusieurs méthodes,
telles celles de l'hydrogramme unitaire ou synthéti
que, sont basées sur l'évaluation du volume ruisselé et ont
besoin de cette valeur pour être complètes et mener à une
conception d'ouvrage.
La présente étude a pour but d'évaluer le ruissellement
pour différents événements pluvieux en se servant d'une méthodologie
développée par le Service de conservation des sols
(SCS) du ministère de l'Agriculture des États-Unis (USDA).
Basée sur les caractéristiques physiques et sur l'utilisation
du sol, cette méthode permet d'évaluer le volume ruisselé
pour des événements pluvieux d'importance variable. John
Harris (1975) a repris cette méthode pour l'appliquer en
Ontario en diminuant le nombre de paramètres, mais en conservant
les mêmes valeurs; il s'en sert à des fins de conception.
Cette méthode sera appliquée de façon intégrale pour en vérifier
la validité au Québec, et éventuellement des courbes de
ruissellement propres à la région étudiée seront développées.
L'étude portera sur les stations du réseau pilote ainsi
que sur quelques autres bassins versants d'une superficie variant
de 1 5 à 400 km 2. Situés sur l a rive sud du Saint-Lau
rent, dans la région de l'Estrie et des Bois-Francs, ces
bassins sont à vocation agricole ou forestière. L'occupation
urbaine y est faible.
Après une brève présentation de la méthode et des hypothèses
nécessaires à son application aux conditions québécoises,
les résultats trouvés seront analysés et discutés.

_2_
1 . La méthodologie
Développée pour prédire le volume ruisselé, cette méthodologie
se base sur les caractéristiques physiques du sol,
sur l'utilisation du sol et sur les conditions d'humidité prévalant
au début de l'événement. Les caractéristiques du
bassin sont intégrées et quantifiées selon une échelle. Les
numéros se retrouvant sur cette échelle sont appelés numéros
de courbe et sont en relation avec la capacité d'infiltration
et de rétention du bassin.
Le ruissellement augmente proportionnellement à l'accroissement
du numéro de courbe et, dans la méthode originale, un
graphique permet d'évaluer directement le ruissellement à partir
de la connaissance de la pluie et du numéro de courbe
(appendice A). Ce graphique peut se résumer par la formule
suivante:
R = volume ruisselé (po),
P = précipitation pour l'événement (po),
CN = numéro de courbe.
Le calcul du numéro de courbe pour un bassin versant se
fait en pondérant les valeurs de CN en fonction de la superficie
de chaque combinaison: type de sol, utilisation du sol
et condition hydrologique.

- 3-
1 . 1 Les - caractéristiques - du - sol
Les sols sont classifiés en fonction de leur capacité
d'infiltration. Cette capacité étant inversement proportionnelle
à la propension au ruissellement, cette classification
permet de connaître le potentiel que présente chaque sol face
au ruissellement.
Quatre grandes classes de sol sont ainsi créées en se basant
principalement sur la texture. Les graviers et les sables
grossiers qui bénéficient d'un bon drainage interne for
ment la classe A; leur capacité d'infiltration est très élevée.
Les sables moyens et fins présentent généralement un
taux de percolation et d'infiltration moindre, ils se retrouvent
en classe B. La classe C est constituée de sables fins
mal drainés, de sols limoneux et de sols perméables mais minces.
Les argiles lourdes mal structurées et mal drainées se
retrouvent en classe D tout comme les sols très minces reposant
sur du roc.
La méthodologie américaine classe . l a capacité d'infiltration
des sols uniquement en fonction de leur texture. Ceci
est applicable pour les sols du Québec à l'exception de cer
taines argiles des basses terres du Saint-Laurent (Côté 1979).
L'infiltration est reliée de façon proportionnelle à la perméabilité
du sol et certaines argiles relativement lourdes de
l a plaine du Saint-Laurent sont très perméables à l'eau ce
qui leur confère une bonne capacité d'infiltration. Ce phénomène
est vraisemblablement dû à la structure très bien développée
de ces argiles. Ces sols tels que cartographiés lors
des relevés pédologiques peuvent être classés grossièrement
selon leur perméabilité ce qui permet de porter un jugement
sur leur capacité d'infiltration.

-4-
1 . 2 L'utilisation du sol
Diverses utilisations du sol ont été étudiées par le Service
de Conservation des -sols, ce qui leur a permis de classifier
la propension relative au ruissellement des différentes
cultures et autres usages du sol. Une échelle arbitraire fut
développée de façon à quantifier ces résultats pour les différentes
classes de sol. La propension au ruissellement augmente
de l a forêt à la jachère en passant par les pâturages, les
céréales et l'horticulture. La classification est basée en
bonne partie sur l'état de la couverture végétale. Par exemple,
une culture de petits légumes en rangs présentera une
couverture végétale peu dense et l'interception y sera peu
i mportante; le réseau de racines était peu développé, ce qui
ne favorise guère l'infiltration. Les cultures offrant une
meilleure couverture au sol et un réseau de racines mieux établi,
telles les cultures herbagères périannuelles, présentent
une tendance au ruissellement plus faible.
Une attention particulière est aussi portée aux pratiques
culturales telles l'orientation des cultures par rapport à la
pente du terrain ou la présence des terrasses. Les cultures
parallèles à la pente offrent peu de rétention et d'emmagasinement,
si bien que le ruissellement y est intense. Les cultures
en contour diminuent le ruissellement tout comme la présence
de terrasses. Cette dernière technique n'est pas utilisée
au Québec.
Un autre critère s'ajoute aux précédents, soit celui de
l a condition hydrologique qui varie de pauvre à bonne. Cette
condition qualifie l ' état de la couverture végétale pour une
même culture. Un couvert bien établi qui restreint le ruissellement
sera associé à une bonne condition hydrologique.
L'absence de rotation . pour l es cultures intensives aura pour

- 5-
effet de détériorer la condition hydrologique. Le surpâturage
et le travail du sol dans des mauvaises conditions ont
aussi un effet dégradant.
L'utilisation du sol et la condition hydrologique font
aussi le sujet de quelques hypothèses. La méthodologie américaine
définit des valeurs de CN pour un très grand nombre
de cultures et autres utilisations du sol. La variation entre
deux cultures est bien souvent moindre que la variation
due à la condition hydrologique; comme l'évaluation de cette
dernière est subjective, il devient alors peu significatif
de détailler l'utilisation au niveau de chaque culture. Des
regroupements ont donc été faits: les boisés et les friches
à broussailles ont été réunis et sont traités comme de la
forêt. Les zones en culture ont été divisées en deux grands
groupes principaux: les cultures intensives soit généralement
les cultures annuelles et les cultures plus extensives
associées aux cultures périannuelles. Ces dernières comprennent
le foin, les pâturages et les friches herbacées.
Elles sont caractérisées par une bonne couverture végétale
et un réseau de racines bien développé. Les cultures intensives
ou annuelles telles le mais, les céréales et l'horticulture
laissent le sol dénudé à l'automne et au printemps. Le
couvert végétal y est peu dense pendant une bonne partie de
l a saison et le réseau de racines y est peu développé. Ces
cultures sont qualifiées d'intensives puisque l'agriculteur
l aboure et sème tous l es ans, en plus d'effectuer d'autres
travaux.
Les cartes d'utilisation du sol ne présentent pas la distinction
entre cultures intensives et extensives, mais il est
possible d'obtenir les superficies respectives de ces deux
classes pour chaque municipalité en consultant le recensement
de Statistique Canada. Ceci ne donne cependant pas l a cartographie
de ces zones et l'hypothèse suivante doit être admise:

- 6-
l a répartition entre les cultures extensives et intensives
est la même pour chacune des quatre classes de sol en culture
à l'intérieur d'une même municipalité.
La pente cause aussi un problème; la méthode américaine
fut développée pour des pentes variant de 3 à 8 pour cent alors
que la gamme rencontrée au Québec est beaucoup plus étendue. Les
sols de la plaine du Saint-Laurent ont en effet une pente bien
i nférieure à 3 pour cent et certains sols de la région des Appalaches
présentent des valeurs supérieures à d pour cent. Les sols
plats de façon naturelle sont sensiblement équivalents à des sols
en pente où des terrasses auraient été exécutées. Les bassesterres
sont donc considérées comme des sols en terrasse. Pour
l es sols ayant une pente supérieure à 8 pour cent, les pires conditions
sont utilisées.
La culture en contour tout comme la construction de
terrasses sont des techniques employées de façon exceptionnelle
au Québec, si bien qu'elles ne sont pas considérées
dans le cadre de ce travail. La jachère n'est pas utilisée
non plus au Québec.
L'évaluation de la condition hydrologique est subjective
et une visite détaillée du terrain aurait été nécessaire
de façon à classer les bassins entre eux. Un tel travail sem
blait injustifié à ce stade-ci et un jugement est donc porté
d'après la qualité du sol et la pente du terrain. Bien souvent,
une condition hydrologique moyenne est employée pour
tout le bassin. Le tableau 1 résume les différents résultats
suite aux regroupements et hypothèses effectués. Ces valeurs
sont extraites des résultats fournis par le Service de conservation
des sols et certaines interpolations ont été réalisées.

Tableau I
Numéro de courbe pour différentes combinaisons sol
et utilisation du sol
Pente
Condition
hydrologique
A
Classe
B
de
C
sol
D
Culture intensive < 3% pauvre 63 74 80 82
A- Graviers et sables grossiers
B- Sables moyens e. fins
C- Sables f i ns ma l sols limoneux et argiles perméables
D- Argiles lourdes ef :- jls minces
bonne 60 70 78 81
3-89- pauvre 65 76 84 88
bonne 63 75 83 87
> 8% pauvre 72 81 88 91
bonne 67 78 85 89
Culture extensive < 3i pauvre 39 61 74 80
bonne 25 40 70 78
3-8"r„ pauvre 49 69 79 84
bonne 39 61 74 80
> 8% pauvre 68 79 86 89
bonne 49 69 79 84
Boisé < 39. pauvre 25 55 70 77
bonne 22 53 65 74
3-89-' pauvre 41 63 75 81
bonne 25 55 70 77
> 85.1 pauvre 47 68 80 84
bonne 41 63 75 81
Résidentielle,commerciale dense 73 83 88 90
peu dense 59 74 82 86

- 8-
1 . 3 Un exemple de calcul du numéro de courbe (CN)
Le bassin versant du ruisseau Salvail en amont de la station
hydrométrique 030328 est retenu comme exemple de calcul
du numéro de courbe. La technique de calcul de ce numéro est
simple mais demande un travail relativement long.
La première étape consiste à classifier les sols selon
l es grands groupes (A, B, C, D) à partir de la carte pédologique
ou de la carte de la géologie des dépôts meubles. Les
cartes pédologiques sont préparées par le Service de recherches
en sol du ministère de l'Agriculture du Québec, alors
que les cartes de la géologie des dépôts meubles le sont par
l a Commission géologique d.u Canada ou la birection générale
des mines du ministère de l'Énergie et Ressources. L'utilisation
des cartes pédologiques est préférable, car l'information
y est plus appropriée. Dans le cas du ruisseau Salvail,
l a carte pédologique du comté de Saint-Hyacinthe est utilisée.
Les argiles et les limons argileux de la série Sainte-Rosalie
se retrouvent en classe C. La classe B regroupe les limons
sableux des séries Yamaska et Saint-Jude, alors que la terre
noire est dans la classe A.
La seconde étape permet de reporter les limites des différentes
classes de sol sur les cartes d'utilisation. Le Bureau
d'aménagement du territoire du ministère de l'Agriculture du
Québec a confectionné les cartes d'utilisation du sol. A
l ' aide de photos aériennes prises en 1 977, l es zones résidentielles,
de grande culture, de foin, d'horticulture, de friche
et de boisés sont.cartographiées, et les cartes sont restituées
à l'échelle 1:50 000.
Le travail se poursuit par la division des grandes cultures,
des friches herbacées, du foin et de l'horticulture en

- 9 -
deux groupes: les cultures intensives et extensives. On util
i se à cette fin les statistiques agricoles de l'année 1 976
fournies par Statistique Canada. Ces données sont disponibles
pour chaque municipalité. Les municipalités de Saint-Bernard,
Saint-Jude et la Présentation couvrent bien l e ruisseau Salvail.
La superficie en culture de ces municipalités se répartit
comme suit: 48 pour cent en culture extensive et 52 pour
cent en culture intensive.
L'évaluation de la superficie de chaque sous-groupe, soit
chaque combinaison classe de sol et utilisation du sol constitue
la quatrième étape; ceci se fait habituellement par pla
nimétrage. Le ruisseau Salvail présente une superficie de 1 , 8
km 2 en boisé et friche à broussailles sur l e sol A, 0,84 km 2
en culture i ntensive et 0,87 km 2 en culture extensive toujours
sur le sol de classe A. Le même calcul est effectué
pour les sols de classe B et C.
L'évaluation du numéro de courbe propre à chaque combinaison
est aussi à faire. Dans le cas du ruisseau Salvail,
l a pente du terrain est inférieure à 3 pour cent et on suppo
se une condition hydrologique moyenne. Le boisé sur le sol
A présente un CN de 24, l es cultures extensives de 32 et les
cultures intensives sur sol A de 62 (tableau 1). Le même
travail se fait pour les sols B et C.
La sixième et dernière étape est la compilation du CN
pour tout le bassin en calculant une moyenne pondérée selon
l a superficie de chaque combinaison de sol et d'utilisation
de sol. La superficie totale du bassin du ruisseau Salvail
en amont de la station est de 1 59 km 2 , dont 1 , 8 km 2 est boisé
sur un sol A et possède un CN de 24. La pondération
s'effectue en fonction de la superficie:

- 1 0-
En effectuant un calcul similaire pour chacune des autres
combinaisons et en sommant les résultats, on obtient le CN du
bassin. Le ruisseau Salvail présente un CN de 65.

- 1 1 -
1 . 4 Le - choix - des - bassins - versants
Quelque 33 bassins versants seront étudiés dans le cadre
de ce travail. Ces bassins sont répartis sur un territoire
couvrant une superficie de 30 000 km 2 , situé sur la rive sud
du Saint-Laurent entre les bassins des rivières Chaudière et
Yamaska. La superficie des bassins versants étudiés varie de
1 5 km 2 à 400 km 2 . I l s'agit pour la plupart de bassins du
réseau de crue et d'étiage, réseau établi en 1972, cependant
quelques bassins étaient jaugés auparavant (carte 1).
Une mince partie du territoire du réseau de crue et d'étiage
n'est cependant couverte par aucune étude de sol et
quelques bassins ont dû être éliminés. Il s'agit du territoi
re situé approximativement à l'intérieur du triangle, Sherbrooke,
Saint-Georges, Victoriaville. Ceci explique que 33 bassins
sont utilisés plutôt que les 39 du réseau. Ces bassins sont
à vocation agricole ou forestière, et aucun centre urbain
d'importance n'y est localisé. Certains sont situés dans la
plaine du Saint-Laurent alors que les autres sont dans les
Appalaches. I l s semblent représentatifs de l'ensemble des
bassins agricoles québécois de cette dimension.
1 . 5 Le - çhoix - et - l e - classement - des - événements
Le choix des événements s'est fait à partir des hydrogrammes
enregistrés. Les crues retenues sont naturellement
consécutives à des précipitations d'importance qui se sont
produites entre la fonte des neiges et la prise des glaces.
Les hydrogrammes doivent aussi être caractérisés par une montée
rapide, un débit de pointe important et une décrue régul
i ère. La lame d'eau ruisselée est calculée en isolant l ' hydrogramme
à partir du point d'inflexion lors de la montée et
du point d'intersection de la droite de décrue et de tarissement
(les hydrogrammes étant tracés sur papier semi-log).

CARTE i - LOCALISATION DES BASSINS VERSANTS

- 1 3-
L'écoulement de base et une partie de l'écoulement hypodermique
sont ainsi soustraits du ruissellement.
Les pluies sont évaluées en utilisant les données de tous
l es pluviomètres situés sur le territoire du bassin versant
et aux alentours. La pondération est effectuée selon la méthode
du polygone de Thiessen.
Certains événements sont éliminés après avoir mis en doute
la représentativité des pluies. Les pluviomètres ne sont
pas toujours nombreux et couvrent parfois mal les bassins à
étudier. On a donc retenu et utilisé 444 événements au cours
de ce travail.
Les événements sur un même bassin ne se produisent pas
toujours dans les mêmes conditions. Une pluie arrivant dans
l e ou les jours suivant une pluie importante ne présentera
pas le même ruissellement qu'un événement se produisant lorsque
le sol est sec. Un indice des précipitations antécédentes
(API) a été développé pour tenir compte de la pluie tombant
dans les jours qui précèdent l'événement.
Selon Foroud (1978) l'utilisation de la formule suivante.
C21
API . indice des précipitations antécédentes (mm)
K . constante
P : précipitation
i . i ndice référant à la journée
où n = 14 et K = 0,85 donne de bons résultats dans les
conditions québécoises. Cet indice est calculé à partir de
l a pluie pondérée pour chaque bassin versant et pour chaque
événement.

- 1 4-
L'indice des précipitations antécédentes renseigne sur
l a pluie reçue sur le bassin mais n'informe pas totalement sur
l ' humidité. Une même valeur de l'API n'aura pas les mêmes implications
en juillet qu'en octobre. L'évanotranspiration
est beaucoup plus forte en été qu'en automne, si bien que le
sol a plus de chance de s'être asséché. La couverture végétale
se modifie aussi du printemps à l'automne. Pour les cultures
périannuelles, l es boisés et les friches, le couvert végétal
existe tout au long de l'année,mais il est beaucoup plus
dense en été. Le phénomène est encore plus marqué chez les
cultures annuelles où le sol est dénudé avant le semis et souvent
dénudé à l'automne après la récolte et le labour. L'interception
varie donc beaucoup au cours de la saison tout comme
l ' évapotranspiration. Il faut donc établir certaines distinctions
à l'intérieur de la saison de croissance. Un calcul
d'un indice simple d'évapotranspiration potentielle et d'interception
est effectué et permet de quantifier ces phénomènes
tout au long de la saison d'e végétation. I l est aussi bon
de noter que tous les événements étudiés se produisent au cours
de cette saison.
A l'instar du Service de conservation des sols, un graphique
est développé permettant de classer les événements selon
l ' i ndice API, l'assèchement et l'interception probable en fonction
de la saison (figure 2). L'orientation de courbes et les
l i mites sont discutables,mais il faut se rappeler qu'il s'agit
d'un phénomène continu qui est artificiellement découpé en
classes.
La méthodologie américaine est par la suite appliquée
de façon intégrale, c'est-à-dire que les événements de la classe
I I sont inscrits directement pour le CN calculé du bassin et
qu'une table de conversion est utilisée pour corriger le CN
des événements de classe 1 et lit (appendice B).

_15_
FIGURE. - 2
CLASSEMENT DES ÉVÉNEMENTS SELON
L'INDICE API ET LA SAISON.

- 1 6-
Prenons comme exemple, des événements se produisant sur
l e ruisseau Salvail. Le CN calculé de ce bassin est de 65
et si un événement présentant un indice API de 28 mm se pro
duit le 15 .juillet, la figure 2 permet de constater qu'il s'agit
d'une condition d'humidité initiale de classe II, et le
CN n'a pas à être modifié. Par contre, si un événement simil
aire arrive le 30 octobre, on se retrouve en classe III (figure
2), et le CN est alors modifié selon l'appendice B et
devient égal à 82.

- 1 7-
2. Résultats, analyse et discussion
2.1 Les - numéros - de - courbe - (CN)
L'application de la méthodologie décrite au premier chapitre
permet de calculer le numéro de courbe des différents
bassins versants. Le tableau 2 donne la liste des bassins
versants étudiés, leur superficie et le numéro de courbe calculé.
Le premier fait à constater est le peu de variation des
valeurs trouvées; en effet, 26 des 33 bassins étudiés ont un
CN compris entre 60 et 70, le minimum étant de 47 et le maxi
mum de 72. Ceci peut s'expliquer de diverses façons: premièrement,
les bassins sont tous situés dans une même région.
Cette région est cependant composée de deux secteurs bien
différents, soit les basses terres du Saint-Laurent et les
Appalaches. La pente du terrain est beaucoup plus prononcée
dans ce dernier secteur, ce qui laisserait présager des val
eurs de CN beaucoup plus élevées. La différence est cependant
peu marquée et ça semble d0 à la variation de l'utilisation
du sol. Le pourcentage boisé est généralement plus élevé
dans les sols en pente et les superficies cultivées le
sont souvent de façon moins intensive. Les sols en pente sont
moins aptes pour la culture en raison de la mécanisation difficile
et de la qualité agricole du sol généralement moindre;
i l est donc normal de constater une utilisation moins intensive
des territoires accidentés. L'effet d'une pente plus accentuée
est donc compensé en bonne partie par une utilisation
moindre, ce qui explique le peu de variation des valeurs de CN.
L'utilisation du numéro de courbe constitue un compromis
puisque les conditions de couverture végétale évoluent au cours
de la saison. Une céréale qu'on vient de semer n'a pas la même

_lg_
capacité d'interception qu'en juillet où elle atteint sa
pleine hauteur et offre un couvert végétal très dense. Au
moment de la récolte, les conditions sont aussi modifiées de
façon importante. La solution idéale serait la compilation
du CN pour chaque événement retenu alors que la méthode actuelle
considère une condition moyenne pour toute l a saison.
L'utilisation du CN constitue en ce sens un compromis entre
l e calcul détaillé pour chaque événement et le fait de ne pas
tenir compte du type de sol et de l'utilisation du territoire
La région étudiée, même si elle est relativement peu é-
tendue, semble représentative des bassins du Québec méridional.
Les sols varient de légers à lourds, les pentes sont va
riées, le pourcentage boisé est tantôt faible, tantôt élevé.

-19-
Tableau 2
Numéros de courbe des bassins versants étudiés
Numéros de
station
Nom
Aife
(km
CN
023432 Bras d'Henri 1 38 52
023433 Linière 381 67
023434 A la Truite 47.4 65
023435 Pozer 1 54 69
023436 Des Abenaquis 1 50 63
023437 Arnold 1 40 64
023438 Nadeau 40.4 65
023439 * Des Plantes 1 1 3 65
023440 Samson 1 1 0 65
r
I 023501 Bourret 66.6 47
023601 Aux Chevreui ls 55 .9 56
023701 Petite rivière du Chêne 352 54
023902 Gentilly 295 63
02401l Bullard 89.4 70
a 024012 Palmer 210 67
030107 Des Saults 1 40 61
030108 Ruisseau à Patate 62.9 60
030110 Bulstrode 250 72
030111 * Noire 51.5 61
030246 Ascot 214 613
030257 Eaton Nord 1 1 6 61
030262 Saint-Germain 280 59
030263 * La Clef 1 25 68
030314 Yamaska Sud-Est 209

- 2 0-
Tableau 2 (suite)
Numéros de courbe des bassins versants étudiés
Numéro de
station
Noms
Aire
(k m2)
CN
030323 Shefford 1 5.3 69
030324 Foster 73.6 63
030327 Saint-Louis 64.0 67
030328 Salvail 1 59 65
030329 Runnets 32.9 65
030325 Jaune 74.9 65
030322 Yamaska Sud-Ouest 97.6 68
030316 David 342 61
030318 Noire I 262 I 69
Les numéros des stations suivantes ont changé - :
023439 devient 023415 en 1977
024011 devient 024010 en 1978
030111 devient 030117 en 1977
030277 devient 030257 en 1973
030229 devient 030263 en 1973
030330 devient 030325 en 1973

- 2 1 -
2.2 Les - relations - pluie-ruissellement
Des régressions multiples sont tentées dans le but de rel
i er la lame ruisselée à la précipitation et, soit au CN du
bassin (sans tenir compte des conditions d'humidité initiale),
soit au CN modifié selon les conditions de chaque événement.
L'addition du CN dans- l a régression, dans un cas comme dans
l ' autre, n'améliore pas de -façon significative les résultats.
Leur emploi dans la régression ne se justifie donc pas.
Un calcul a aussi été effectué dans le but de vérifier
l a l i néarité de la relation ruissellement-pluie. Le coefficient
de ruissellement (lame ruisselée/pluie) est relié à la
pluie, et le coefficient de corrélation trouvé est de 0,11.
Le coefficient de ruissellement est donc peu influencé par
l a valeur de précipitâtion reçue. L'emploi d'une droite
pour relier ruissellement et pluie est donc justifié. La
grande dispersion des points observés n'incite pas non plus
à utiliser d'autres équations de régression (figure - 3 à 8).
Les numéros de courbe sont modifiés pour chaque événement
selon les conditions d'humidité initiale (figure 2) et
selon le tableau proposé par la méthodologie originale (appen
dice B). Ceci permet d'obtenir une distribution plus étendue
des valeurs de CN et d'utiliser six classes de longueur uniforme
pour diviser les données. Les droites de régression
sont les suivantes:
r
n
CN 30-40 R = 40.93 1 0.241P 0.69 * 32
cN 4o-50 R = -0.98 + 0.289P 0.78 * 1 1 4
CN 50-6o R ---- -3.00 + 0.432P 0.84 * 51
cN 6o-70 R = -1.97 + 0.432P 0.85 * 1 79
CN 70-80 R = -0.76 + 0.398P 0.96 * 20
CN 80-90 R = -2.49 + 0.505P 0.81 * 48
significatif à l % selon le test de Student.

- 2 2-
R = l ame ruisselée (mm),
P = précipitation (mm),
r = coefficient de corrélation,
n = nombre d'événements.
Les figures 3 é 8 i nclusivement permettent de visualiser
ces différents résultats ainsi que les courbes proposées par
l a méthodologie américaine. Les bandes de confiance sont
aussi tracées sur ces figures. La première constatation porte
sur la différence marquée entre les résultats obtenus et
l es courbes fournies par le Service de conservation des sols.
Le coefficient de ruissellement est plus élevé dans les conditions
québécoises; la différence est beaucoup plus marquée
pour les faibles valeurs de CN, ce qui laisse supposer une
i nfluence moindre du CN dans les conditions québécoises. i l
existe aussi une différence marquée pour les pertes initiales:
l es résultats obtenus présentent des pertes beaucoup moilns
i mportantes que la méthode originale; les bassins versants é-
tudiés offrent donc une capacité d'emmagasinement faible.
Ceci peut s'expliquer par le réseau de drainage très développé
de chaque ferme et par les pluies plus nombreuses qui ont pour
effet de maintenir la nappe phréatique plus près de la surface
du sol.
L'écartement des bandes de confiance est variable, il est
tantôt faible (classe 60-70), tantôt grand (classe 30-40).
Ceci s'explique en partie par le nombre de valeurs dans chaque
classe: une classe où les événements sont nombreux (celle de
60-70 en compte 179) présente des bandes de confiance assez
étroites, car l'échantillon est suffisamment volumineux pour
bien décrire la population. Le phénomène inverse se produit
l orsqu'il y a peu de valeurs dans une classe (celle de 70-80
n'en compte que 20).

FIGURE - 3
RELATION - RUISSELLEMENT/ PLUIE ( COURRE N°$ 30-40)

FIGURE
RELATION - RUISSELLEMENT / PLUIE ( COURBE N 03 40-50)

FIGURE , 3
°ELATION - RUISSELLEMENT f PLUIE ( COURBE NOS 50-f®)

FIGURE - 6
RELATION - RUISSELLEMENT / PLUIE c COURBE N'Ds 6a-70

FIGURE
RELATION - RUISSELLEMENT / PLUIE ( COURBE Nos 70-80)

FIGURE - 8
RELATION - RUISSELLEMENT / PLUIE ( COURBE N'Ds 80-90)

- 2 9-
L'orientation des droites de régression est bonne; à
mesure que le CN augmente, le coefficient de ruissellement
augmente sauf pour la classe 70-80. Cette classe ne comprend
que 20 événements, et sa représentativité est moindre. i l
existe un problème avec les ordonnées à l'origine. Dans un
cas, une ordonnée positive est rencontrée, ce qui signifie
physiquement qu'il y a ruissellement sans avoir de pluie. Ce
phénomène est possiblement dû à l'élimination des événements
où le coefficient de ruissellement est inférieur à 16 pour cent,
c'est-à-dire lorsque la précipitation est plus grande que huit
fois la lame ruisselée. L'étude vise à étudier les crues, c'est
pourquoi ces événements ont été écartés:.. De toute façon; cette
portion des droites présente peu d'intérêt.
La figure 9 résume les résultats obtenus. Cependant,
quelques petites corrections ont été effectuées de façon à
uniformiser la répartition d'une classe à l'autre et à enle
ver l'ordonnée à l'origine positive. Les droites ont été
orientées en accordant un poids important aux classes où les
événements sont nombreux.
Des tentatives ont aussi été faites dans le but de régionaliser
les résultats obtenus. Les sous-régions de crue
et les sous-régions agricoles telles que définies par Hoang
(1979) sont utilisées. Les résultats sont parfois différents
d'une région à l '. autre mais une observation attentive de la
distribution des valeurs des CN permet de constater que les
différences s'expliquent par la présence d'un plus ou moins
grand nombre d'événements dans chaque classe de CN. La régionalisation
des résultats, que ce soit selon les sous-régions
de crue ou les sous-régions agricoles ne semble pas nécessaire,
car le numéro de courbe prédomine et permet vraisemblablement
d'effacer les disparités régionales.

FIGURE - 9
RELATION- RUISSELLEMENT/ PLUIE POUR LES DIFFÉRENTS NUMÉROS DE COURBE

- 3 1 -
2.3 Recommandations
Les résultats obtenus au cours de ce travail présentent
un intérêt évident. Ils ont permis de développer des courbes
de ruissellement pour différents CN, courbes qui s'éloignent
réellement des valeurs proposées par la méthodologie originale.
La prudence s'impose tout de même avant la généralisation
pour différentes raisons:
- Le nombre d'événements étudiés est grand mais la période
de relevés est courte puisque le réseau pilote n'existe que
depuis six ans. Au cours des années de relevés, des événe
ments de diverses récurrences se sont produits mais leur nombre
demeure relativement restreint.
- La variation des CN calculés est faible; il serait intéressant
d'étudier quelques autres bassins versants o0 le CN
différerait. Ceci permettrait de vérifier si le tableau uti
l i sé pour modifier le CN est bien précis. Les chevauchements
qui existent actuellement dans les classes 40-50, 50-60 et
70-80 donnent des résultats similaires pour les valeurs modifiées
et l(~s valeurs calculées. Si certains autres bassins
situés hors de la gamme présentement étudiée venaient confirmer
ces résultats, la méthode pourrait alors être utilisée â
son plein potentiel, soit la prédiction de l'effet des changements
d'utilisation du sol sur le ruissellement.

CONCLUSION
Les résultats obtenus sont intéressants, et ils ont permis
de découvrir les faits suivants:
- L'application de la méthodologie américaine ne donne pas
des coefficients de ruissellement valables dans les conditions
québécoises puisqu'elle a tendance à sous-estimer le ruissellement.
- L'utilisation dlune droite pour relier le ruissellement
et la pluie s'est avérée satisfaisante.
- Les numéros de courbes (CN) des bassins versants de la
région étudiée sont peu variables mais sont représentatifs
du Québec méridional à cause de la variété des sols, des
différentes utilisations rencontrées et de la variation de
pente.
- La création de sous-régions à l'intérieur de la région
étudiée n'est pas nécessaire, puisque le numéro de courbe
permet de placer tous les bassins sur un même pied.
- L'utilisation de cette méthode et d'un hydrogramme
(unitaire ou synthétique) permettrait de faire de la conception
en choisissant la pluie selon la récurrence désirée.
De plus, la présence de la bande de confiance permet de choisir
l'ordre de grandeur du coefficient de sécurité à employer
l ors des calculs hydrauliques.

BIBLIOGRAPHIE
Côté Denys, 1 979. Communication personnelle, Service de recherches
en sol, ministère de l'Agriculture du
Québec, Québec.
Foroud Nader , 1 978. A flood hydrograph simulation model for
watersheds in southern Quebec, Ph D thesis, McGil
University, Montreal.
Hoang Van Diem, Dumont Roger, 1 979. Étude du comportement
hydrologique des bassins versants du réseau de
crue et d'étiage . Ministère des Richesses
naturelles Ouébec, (rapport i nterne).
Soil Conservation Service, 1 971. National Engineering Handbook ,
Statistique Canada, 1 977. Recensement, Agriculture du Québec
pour l'année 1 976,
Statistique Canada, Ottawa.
Harris John, 1975. Design flood estimation for medium and
l arge drainage basins in Ontario , Ministry of
Transportation and Communications, Ontario.
Gray Donald, 1 971. Principes d'hydrologie, Chapitre 4, l'in -
terception . Conseil national de recherches du
Canada, Ottawa.

Tires de " National Engineering Hondbook -Section 4
APPENDICE "A"
COURBES DE RUISSELLEMENT

- 35-
Appendice B :
Table de modification des numéros de courbes
selon les conditions d'humidité.
CN en CN modifié CN en CN mo di fié
condition II I I I I condition II I I I I
1 00 1 00 1 00 60 4o 78
99 97 1 00 59 39
98 94 99 58 38
77
76
97 91 99 57 37 75
96 89 99 56 36 75
96 87 98 55 35 74
94 85 98 54 34 73
93 83 98 53 33 72
92 81 97 52 32 71
91 80 97 51 31 70
90 78 96 50 31 70
89 76 96 49 30 69
88 75 95 48 29 68
87 73 95 47 28 67
86 72 94 46 27 66
85 70 94 45 26 65
84 68 93 44 25 64
83 67 93 43 25 63
82 66 92 42 24 62
81 64 92 41 23 61
80 63 91 40 22 60
79 62 91 39 21 59
78 60 90 38 21 58
77 59 89 37 20 57
76 58 89 36 1 9 56
75 57 88 35 1 8 55
74 55 88 34 1 8 54
73 54 87 33 1 7 53
72 53 86 32 1 6 52
71 52 86 31 1 6 51
70 51 85 30 1 5 50
69 50 84
68 48 84 25 1 2 43
67 47 83 20 9 37
66 46 82 1 5 6 20
65 45 82 1 0 4 22
64 44 81
63 43 80
5
0
2
0
1 3
0
62 42 79
61 41 78