3.1.6. Les rapports entre le débit et la surface drainée

La compréhension des rapports existant entre le débit et la surface drainée est importante car, elle permet de comprendre le rôle joué par les différentes régions d’un bassin versant en termes de contribution et de stockage de l’eau. Ceci peut nous offrir des informations indirectes sur la géologie des terrains drainés, et peut aussi être utile pour l’estimation des débits dans une section où il n’y a pas de station de jaugeage, mais dont on connaît la surface drainée.

Afin de vérifier les rapports existant dans le bassin de l’Ivaí entre les débits moyens, de crue (DC₁₀) et d’étiage (DC₃₅₅) avec la surface drainée, on a élaboré des graphiques à nuages de point qui mettent en rapport ces variables (Figures 70, 71 et 72).

D’après le graphique débit moyen – surface (Figure 70), on voit que les débits moyens des stations de jaugeage de l’Ivaí présentent une bonne relation avec la surface drainée, les points étant distribués de façon presque linéaire autour d’une droite d’ajustement. De cette droite, a été extraite une équation qui exprime de façon mathématique le rapport débit moyen/surface :

Qm = 0,0202 A + 13,542

Où :

Qm = Débit moyen dans une section de l’Ivaí et A = Surface drainée

A partir de cette équation, on peut voir que cette droite d’ajustement lie de façon approximative les points qui présentent un débit spécifique de 20,6 l/s/km². Ainsi, les stations de l’Ivaí qui se trouvent au-dessus de la droite possèdent un débit spécifique plus fort que 20,6 l/s/km², tandis que les stations qui sont au-dessous de la droite présentent des débits spécifiques plus faibles que cette valeur.

L’analyse du graphique permet d’observer que les stations de São Pedro, Rio dos Patos et Tereza Cristina, localisées dans la partie supérieure du bassin versant, sont placées au-dessous de la droite d’ajustement, ce qui indique que les contributions par surface dans cette région ne sont légèrement moindres. Il est probable que la position de la station de São Pedro n’est pas très correcte, car la série hydrologique de cette station est un peu courte, ce qui peut distordre un peu les résultats. A partir de la station de Porto Espanhol, le débit spécifique augmente, les points étant placés au-dessus de la droite d’ajustement. Ceci peut être lié à la relative imperméabilité des terrains basaltiques qui transfèrent rapidement aux cours d’eau l’eau issue des précipitations. Aux trois dernières stations, on voit que Porto Paraíso do Norte et Novo Porto Taquara sont bien au-dessous de la droite, tandis que Tapira Jusante est placé au-dessus. Comme la série de données hydrologiques de Tapira Jusante est très courte, on va admettre que Tapira Jusante ne devrait pas présenter un débit spécifique très différent des stations de Porto Paraíso do Norte et Novo Porto Taquara, ou qu’elle devrait être placée aussi au-dessous de la droite. Cette réduction des débits spécifiques dans la partie plus aval du bassin versant peut être liée à la présence du grès, qui en raison de son importante perméabilité, stocke l’eau des précipitations et la transmet plus lentement aux cours d’eau.

Le rapport entre les débits de crue et la surface drainée (Figure 71) n’est pas très direct comme il a été observé pour les débits moyens. On voit qu’entre les stations de Rio dos Patos et Porto Bananeiras, le débit de crue augmente de façon presque linéaire. Si on fait l’ajustement de ces points, la droite d’ajustement lie les points qui ont un débit spécifique compris entre 110 l/s/km² et 160 l/s/km².

A partir de la station de Porto Bananeiras, on note que les débits spécifiques de crue n’augmentent pas de façon proportionnelle à la surface drainée. Ce changement de comportement est probablement moins lié au stockage d’eau dans le grès (cf supra à propos des étiages), qu’à une probable perte d’eau de crue au profit de la plaine alluviale en arrière des levées. Cette hypothèse a déjà été avancée plus haut à propos des débits de pleins bords.

Comme pour les pour débits de crue, le rapport entre les débits d’étiage et la surface drainée n’est pas très constant (Figure 72). On voit que, entre les stations Rio dos Patos et Vila Rica, l’augmentation des débits se produit de façon relativement linéaire. Si on fait l’ajustement de ces points, la droite d’ajustement lie les points de débit spécifique compris entre 25 l/s/km² et 33 l/s/km².

A partir de la station de Vila Rica, les débits d’étiage varient beaucoup et d’une façon non linéaire. On voit que le débit spécifique d’étiage de Porto Bananeiras est à peine plus fort que ce qu’on trouve à Vila Rica. Dans la station de Porto Paraíso do Norte, on observe une réduction du débit d’étiage, malgré l’augmentation de la surface. Aux stations de Tapira Jusante et Novo Porto Taquara, on observe une petite augmentation par rapport à Porto Paraíso do Norte, mais les débits spécifiques sont aussi très faibles quand on les compare avec ceux du haut bassin versant, malgré la contribution des grès au soutien des étiages. Il est possible que les échanges avec la nappe alluviale, bien développée, et les consommations d’eau par évapotranspiration en soient responsables.

En synthèse, on voit que les débits moyens présentent un bon rapport avec la surface drainée, tandis que pour les débits de crue et d’étiage ce rapport est bien exprimé jusqu’aux stations de Vila Rica et Porto Bananeiras. A partir de ces sections, le comportement des débits change, peut-être en raison d’interactions avec le comportement de l’eau dans la plaine alluviale.

Compte tenu du fait que les débits sont un des plus importants facteurs qui contrôlent la taille et la morphologie des chenaux fluviaux, l’étude de la dynamique hydrologique de l’Ivaí sera un pas très important dans la construction d’une méthode de sectorisation fluviale. Il est probable que les changements de comportement hydrologique observés au long de l’Ivaí correspondent à des changements de sa morphologie et de la dynamique de l’Ivaí, et pour cette raison ces informations seront reprises plus tard pour l’élaboration de la sectorisation finale.