Hydrologie et hydraulique

Le cours d’Hydrologie et hydraulique (UE3 « Géologie des bassins et roches sédimentaires », semestre 4) donne au technicien pétrolier les outils pour quantifier l’eau sur un site : pluie et ruissellement sur un bassin versant, débits de crue des koris qui menacent pistes, plateformes de forage et pipelines, écoulements dans les conduites (eau industrielle, eau d’injection, brut dans un oléoduc) et dans les canaux de drainage, et écoulements souterrains vers les forages d’eau. L’hydrologie décrit et mesure le cycle de l’eau ; l’hydraulique applique la mécanique des fluides au dimensionnement des ouvrages. Les exemples sont pris dans le contexte nigérien : pluies sahéliennes intenses mais courtes, bassin d’Agadem en zone désertique, pipeline d’exportation Niger–Bénin, base vie alimentée par forage.

Objectifs d’apprentissage

• Décrire le cycle hydrologique et caractériser un bassin versant (surface, forme, pente, indice de compacité).
• Calculer une pluie moyenne (moyenne arithmétique, polygones de Thiessen) et un coefficient d’écoulement.
• Estimer un débit de crue par la méthode rationnelle et un temps de concentration.
• Appliquer Bernoulli et Darcy-Weisbach au calcul des pertes de charge et de la puissance d’une pompe.
• Dimensionner un canal par la formule de Manning et calculer le débit d’un puits (Dupuit).
• Mesurer un débit et une perte de charge au laboratoire (TP).

Prérequis

Mathématiques (logarithmes, puissances), physique (pression, énergie), mécanique des fluides élémentaire (masse volumique, viscosité), hydrogéologie de base.

Plan du cours

1. Leçon 1 — Cycle hydrologique, bassin versant et précipitations
2. Leçon 2 — Écoulements de surface et estimation des débits de crue
3. Leçon 3 — Hydraulique en charge : conduites, pertes de charge et pompes
4. Leçon 4 — Écoulements à surface libre, écoulements souterrains et TP de mesure des débits

Modalités d’évaluation

Volume horaire : 20 h de CM, 6 h de TD, 4 h de TP et 30 h de TPE ; 3 crédits. Évaluation : contrôle continu (TD, compte rendu de TP, quiz : 40 %) et examen terminal écrit (60 %).

Bibliographie

• Musy A. & Higy C., Hydrologie : une science de la nature, Presses polytechniques et universitaires romandes.
• Réméniéras G., L’hydrologie de l’ingénieur, Eyrolles.
• Carlier M., Hydraulique générale et appliquée, Eyrolles.
• Chow V. T., Open-Channel Hydraulics, McGraw-Hill.
• Rodier J. & Auvray C., Estimation des débits de crues décennales pour les bassins versants de superficie inférieure à 200 km² en Afrique occidentale, ORSTOM–CIEH.