Le réseau hydrographique théorique
Le cheminement naturel de l'eau
Les directions d'écoulement de l'eau sont déterminées en chaque pixel à partir des valeurs altimétriques du MNT[1], sachant que l'eau emprunte le chemin défini par la ligne de plus grande pente. Le cheminement naturel des eaux, entraînées par la gravité et guidées par la topographie, est le principe du calcul des réseaux de drainage.
Le réseau de drainage théorique est donc déterminé en plusieurs étapes à partir du MNT.
Méthode : Étapes : Extraction et classification des éléments de terrain
Représentation de la couche Raster du modèle numérique de terrain du Calvados,
Élimination des zones de dépression (« Remove sink ») :
l'opération consiste à rechercher et à supprimer les points qui se trouvent dans une concavité locale sur le terrain. Ce type particulier de morphologie appelé “puits” peut se définir comme un endroit du terrain où tous les pixels voisins ont une altitude plus élevée. Dans toutes les directions du plan x,y, les courbures sont négatives.
Les directions d'écoulement (« Flow sink ») :
la direction des écoulements en un pixel donné correspond à la direction de la plus forte pente. Huit directions sont possibles, orientées du centre du pixel vers le centre de chacun des huit pixels dans le voisinage direct. Le plus bas de ces 8 pixels détermine la direction de la plus forte pente.
Les directions d'écoulement (« Flow sink »):
la direction des écoulements en un pixel donné correspond à la direction de la plus forte pente. Huit directions sont possibles, orientées du centre du pixel vers le centre de chacun des huit pixels dans le voisinage direct. Le plus bas de ces 8 pixels détermine la direction de la plus forte pente.
Écoulements cumulés :
l'écoulement cumulé en un pixel se calcule comme la somme de 2 quantités : la quantité d'initiation additionnée à la quantité en provenance des pixels voisins,
Le réseau de drainage :
ce réseau est obtenu par la création de lignes entre le centre de chaque pixel et le pixel voisin, situé dans la direction d'écoulement. Sans critère spécifié, le réseau de drainage obtenu est très dense, mais il est possible de limiter cette densité de lignes en éliminant les éléments du réseau pour lesquels l'écoulement cumulé est inférieur à un seuil fixé,
Les limites de bassins versants :
tous les pixels qui contribuent à l'écoulement cumulé d'un pixel font partie de sa zone d'approvisionnement. Les bassins versants sont les polygones qui contiennent l'ensemble des pixels qui contribuent aux écoulements d'un segment du réseau de drainage.
Les limites de bassins sont donc des polygones au format vecteur, qui fixent de part et d'autre d'un réseau de drainage, les limites de la zone d'accumulation. Faire varier la densité du réseau de drainage, sur la base d'un critère d'écoulement cumulé minimum, a ainsi une influence directe sur la taille des bassins versants délimités.
Fondamental : De l'IDPR à la vulnérabilité
L'IDPR[2] compare un réseau théorique établi selon l'hypothèse d'un milieu parfaitement homogène au réseau mis en place sous le contrôle d'un contexte géologique hétérogène, selon les critères suivants :
le réseau réel est plus dense que le réseau calculé, on est en zone de ruissellement majoritaire, l'IDPR compris entre 1600 et 2000,
inversement lorsque le réseau calculé est nettement plus dense que le réseau réel, le rapport indique une infiltration majoritaire, l'IDPR < 800,
L'IDPR est compris entre 800 et 1000 lorsque les réseaux réels et calculés coïncident, il y a autant d'infiltration que de ruissellement.
