L’essentiel
- Méthode : altitudes Terrain Tiles sur une grille d'au plus 500 × 500 mailles dans le fuseau UTM de l'exutoire, dépressions comblées par Priority-Flood + ε (Barnes et al. 2014), écoulement D8 et accumulation, exutoire recalé sur le cours d'eau à moins de 60 m, testé sur une vallée synthétique au bassin connu.
- Fonctionne dans votre navigateur : ce que vous cliquez, dessinez ou ouvrez n’est pas envoyé.
- Données et bibliothèques : OpenFreeMap, MapLibre GL JS, GeographicLib (geographiclib-geodesic), Terrain Tiles (Mapzen / Tilezen on AWS Open Data), GeoNames (via all-the-cities).
- Gratuit, sans inscription et sans installation.
Pour dimensionner une buse, un fossé, un bassin de rétention ou un petit pont, ou pour répondre à un TD d'hydrologie, il faut d'abord le bassin versant : toutes les terres dont la pluie ruisselle jusqu'à votre point. Un SIG sait le délimiter, mais il faut trouver un modèle numérique de terrain, combler ses cuvettes, calculer les directions et l'accumulation des écoulements et caler un exutoire, ce qui prend un après-midi la première fois. Cet outil fait les mêmes étapes dans votre navigateur. Cliquez sur le cours d'eau à l'endroit où le débit doit être évalué : les altitudes autour du point sont lues dans Terrain Tiles, un jeu de données mondial et gratuit qui réunit des modèles lidar nationaux, EU-DEM, SRTM et d'autres sources. Les dépressions des données sont comblées pour que l'eau puisse toujours s'écouler, chaque maille reçoit la direction de sa voisine la plus basse (la méthode D8 d'ArcGIS, QGIS et GRASS), et les mailles situées en amont de votre point forment le bassin versant. Le contour est tracé sur la carte avec le plus long chemin hydraulique et le réseau hydrographique, et le panneau donne les valeurs que demandent les méthodes de dimensionnement et les exercices. Téléchargez le bassin en GeoJSON, KML ou shapefile pour QGIS, ArcGIS ou la CAO, ou copiez un lien qui rouvre le même résultat.
Mode d'emploi
- Cherchez une ville ou un code postal, ou déplacez la carte, et zoomez jusqu'à voir le cours d'eau ou le franchissement de route qui vous intéresse.
- Cliquez exactement sur le cours d'eau, le pont, la buse ou l'exutoire du lac ; le point est recalé sur la maille de cours d'eau la plus proche à moins de 60 m.
- Patientez quelques secondes pendant la lecture des altitudes ; la fenêtre passe de 4 × 4 km à 20 × 20 km au plus, jusqu'à contenir tout le bassin.
- Lisez dans le panneau la surface du bassin versant, le périmètre, le plus long chemin hydraulique, les altitudes, la pente moyenne et les indices de forme.
- Choisissez la densité du réseau hydrographique, puis téléchargez le GeoJSON, le KML ou le shapefile, ou copiez le lien de partage.
Exemple : les indices de forme à partir des valeurs du panneau
Supposons que le panneau affiche un bassin versant de 12,0 km², un périmètre de 16,8 km et un plus long chemin hydraulique de 6,2 km. L'indice de compacité de Gravelius compare le périmètre à celui d'un cercle de même surface : Kc = P / (2√(πA)) = 16,8 / (2√(π × 12,0)) = 1,37. Un cercle donne 1,00 ; de 1,25 à 1,50, le bassin est ovale, et au-delà de 1,50 il est allongé, avec une pointe de crue plus tardive et plus faible. Le facteur de forme de Horton utilise la longueur : Rf = A / L² = 12,0 / 6,2² = 0,31, là encore un bassin allongé (un cercle ayant le chemin hydraulique pour diamètre donne 0,79). L'outil calcule les deux avec les mêmes formules, à partir de la surface et du périmètre géodésiques du contour tracé, pour que vous puissiez les vérifier à la main comme ci-dessus.
À quoi sert le calcul d'un bassin versant
- Obtenir la surface du bassin versant pour la méthode rationnelle ou un hydrogramme unitaire avant de dimensionner une buse, une canalisation ou un fossé.
- Les TD d'hydrologie et de géographie qui demandent la surface, le périmètre, la longueur d'écoulement, le dénivelé, la pente et les indices de forme d'un bassin.
- Voir quels champs, routes et villages s'écoulent vers un cours d'eau, un lac ou un captage, pour l'aménagement, l'agriculture ou la qualité de l'eau.
Quelle est la précision ?
D'où viennent les altitudes
Terrain Tiles combine pour chaque lieu le meilleur modèle d'altitude ouvert : le lidar à 2 m de l'Environment Agency en Angleterre, USGS 3DEP à environ 10 m aux États-Unis, des modèles nationaux à 10 m en Autriche et en Norvège, EU-DEM à 25 m dans la plupart du reste de l'Europe, dont la France, et SRTM à environ 30 m dans une grande partie du monde. L'outil les lit sur une grille carrée dans le fuseau UTM de l'exutoire, avec au plus 500 mailles par côté : mailles de 8 m dans la première fenêtre de 4 × 4 km, de 40 m dans la plus grande de 20 × 20 km, jamais plus fines qu'un pixel des tuiles. Un bassin versant ne vaut que ce que valent les crêtes entre vallées dans ces données ; en colline et en montagne, elles sont nettes et le contour suit en général la vraie ligne de partage des eaux à une ou deux mailles près.
Comment l'eau est acheminée
D'abord, chaque dépression de la grille est comblée avec l'algorithme Priority-Flood de Barnes, Lehman et Mulla (2014), en partant du bord de la fenêtre, et les zones plates reçoivent une pente infime pour s'écouler ; ensuite, chaque maille se déverse dans celle de ses huit voisines qui offre la plus forte pente (D8), et les mailles dont le chemin passe par l'exutoire forment le bassin versant. C'est la méthode standard d'ArcGIS (Fill, Flow Direction, Watershed), de QGIS et de GRASS r.watershed. D8 envoie toute l'eau dans une seule direction : sur des versants convexes et réguliers, la ligne de partage peut osciller d'une maille. La surface et le périmètre sont mesurés géodésiquement sur l'ellipsoïde WGS84 à partir du contour, dont l'escalier de bords de mailles est lissé d'au plus trois quarts de maille pour ne pas surestimer le périmètre.
Plaines, villes et drainage
En terrain plat, comme au Danemark, aux Pays-Bas, dans les marais et les plaines alluviales, quelques décimètres de dénivelé décident du sens de l'écoulement, et un modèle à 10–30 m ne les voit pas. Fossés, drains, réseaux d'assainissement, buses sous les routes et stations de pompage font aussi passer l'eau par-dessus des lignes de partage que le relief ne montre pas. Là, le contour peut être très faux : utilisez un modèle lidar à 1–2 m (le RGE ALTI de l'IGN en France, le DHM danois de Dataforsyningen, les DGM1 des Länder allemands, le MDT du CNIG en Espagne) ou les cartes officielles des bassins versants de votre agence de l'eau, et pour tout dossier réglementaire ou calcul de dimensionnement, le bassin versant retenu par l'administration.
Grands bassins versants
La fenêtre passe de 4 × 4 km à 8, 14 puis 20 × 20 km, en se déplaçant vers le bassin déjà trouvé. Si le bassin touche encore le bord de la plus grande fenêtre, l'outil l'indique et n'affiche que la partie trouvée : la surface, la longueur d'écoulement et les indices sont alors trop petits. Pour un grand fleuve, utilisez une carte nationale des bassins versants, comme la BD TOPAGE en France, ou un jeu de données mondial comme HydroSHEDS.
Bon à savoir
Cliquer à côté du cours d'eau
Un clic sur un versant à côté du cours d'eau donne le petit bassin de ce versant. L'outil déplace le point vers la maille la plus proche à moins de 60 m qui draine une grande surface et indique de combien il l'a déplacé ; si le résultat est minuscule, cliquez sur le cours d'eau lui-même, ou un peu plus en aval.
Lacs et retenues
Les plans d'eau sont plats dans les données. L'outil fait s'écouler un lac là où sa rive est la plus basse, ce qui correspond en général à son vrai exutoire, mais un barrage ou un seuil absent du modèle d'altitude peut envoyer l'eau ailleurs. Cliquez en aval de l'exutoire du lac pour inclure tout ce qui s'y déverse.
Le réseau hydrographique est un modèle
Les lignes bleues sont les mailles qui drainent plus que la surface choisie en amont, pas des cours d'eau cartographiés. Là où elles s'écartent des vrais cours d'eau du fond de carte, les données d'altitude sont trop grossières, ce qui est aussi un avertissement sur le contour.
Questions fréquentes
Comment délimiter le bassin versant d'un point ?
Zoomez et cliquez sur le cours d'eau à l'endroit voulu, par exemple une buse ou un pont. L'outil trace toutes les terres en amont qui s'écoulent vers ce point et affiche le bassin versant sur la carte avec sa surface, le plus long chemin hydraulique, les altitudes, la pente et les indices de forme.
Quelle taille de bassin versant l'outil peut-il calculer ?
Jusqu'à environ 20 × 20 km, soit au plus quelques centaines de kilomètres carrés selon la forme du bassin. Si le bassin est plus grand, l'outil l'indique et n'affiche que la partie située dans sa fenêtre.
Quelle est la précision du contour du bassin versant ?
En colline et en montagne, le contour suit en général la vraie ligne de partage des eaux à une ou deux mailles près, soit 10 à 40 m. En plaine, en ville et dans les terres agricoles drainées, il peut être très éloigné, car les données à 10–30 m ignorent fossés, drains et petites différences d'altitude. Pour un projet, utilisez un modèle lidar comme le RGE ALTI ou la carte officielle des bassins versants.
Qu'est-ce que l'indice de compacité de Gravelius ?
Kc = P / (2√(πA)) compare le périmètre P du bassin versant à la circonférence d'un cercle de même surface A. Un cercle donne 1 ; plus Kc est grand, plus le bassin est allongé et plus sa réponse aux crues est lente.
Puis-je ouvrir le bassin versant dans QGIS, ArcGIS ou AutoCAD ?
Oui. Téléchargez le shapefile, un ZIP contenant le polygone du bassin et les cours d'eau dans le fuseau UTM de l'exutoire, avec un fichier .prj et les valeurs en attributs. Le GeoJSON et le KML sont aussi disponibles, et le lien sous les téléchargements convertit le shapefile dans votre système national, comme Lambert-93.
L'outil calcule-t-il le débit de crue ?
Non. Il donne le bassin versant et sa morphométrie, qui sont les données d'entrée de méthodes comme la méthode rationnelle, un hydrogramme unitaire ou votre guide national de dimensionnement ; l'intensité de pluie et le coefficient de ruissellement dépendent de votre région et de l'occupation du sol.
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