ANALYSE HYDRO-PLUVIOMETRIQUE

Piégeage des sédiments et mécanisme de sédimentation dans les retenues de barrage

La sédimentation dans les retenues de barrages au Maroc, pose fréquemment d’importants problèmes qui réduisent la rentabilité de l’ouvrage (BOUTAIEB, 1988). C’est un phénomène qui exige un contrôle régulier de la vitesse de dépôt pour la mise à jour des courbes d’étalonnage et pour déterminer le taux d’envasement et par conséquent sa capacité utile et sa durée de vie. Une fois la crue arrivée au niveau des eaux calmes du réservoir, les matériaux grossiers se déposent dans la zone de remous en formant un « delta » en queue de la retenue. Les particules fines sont piégées dans la retenue et commencent à se déposer, se tasser, et à se consolider diminuant ainsi progressivement leur capacité de stockage en eau. Lorsque la concentration des sédiments est très élevée, les particules fines plongent au fond de la retenue et s’y écoulent sous forme d’un courant de densité (fig.1). La configuration géométrique des retenues sous forme de canal (fig.2) pour la plupart des barrages de l’Afrique du nord favorise les courants de densité à se propager jusqu’au pied du barrage. En l’absence d’ouverture des vannes, les sédiments drainés par les courants de densité, se déposent et se tassent puis se compactent selon leur nature, et les conditions physico-chimiques du milieu. (fig.3). Cette consolidation peut gêner, plus tard, l’évacuation des sédiments accumulés dans la cuvette lorsque les manoeuvres des vannes seront opérées très en retard.

Méthode de détermination de taux d’envasement

Pour déterminer le taux d’envasement des retenues, plusieurs méthodes sont utilisées. Certaines sont directes, par mesure du volume total de dépôt piégé au sein de la retenue. D’autres sont indirectes par le calcul du taux d’ablation des sols, auquel est associé un coefficient de délivrance qui représente le rapport entre le taux des sédiments arrachés aux champs et ceux déposés au cours du transport dans les rivières. C’est le cas par exemple des modèles de calcul de l’érosion très utilisés au Maroc, comme l’équation universelle de perte en sol USLE (WISHMEYER et SMITH, 1978) et sa forme révisées RUSLE (RENARD, 1996). Cependant, ces équations sont des relations empiriques qui doivent être considérées comme valides seulement dans leurs conditions d’application. En outre, elles n’expriment pas l’érosion totale d’un bassin versant. De ce fait les méthodes directes sont souvent privilégiées pour l’estimation de l’érosion totale du bassin versant. Parmi les méthodes directes les plus utilisées au Maroc pour déterminer l’érosion, il y a la méthode turbidimétrique, la détermination de la dégradation à partir de la stéréophotographie aérienne des barrages, et la bathymétrie (LAHLOU, 1994 ; MARZOUKI, 1992 ; TAYAA, 1997) réalisée dans les retenues des barrages.

Méthode turbidimétrique

Cette méthode a pour objet de déterminer le volume solide annuel déposé dans les retenues à partir des mesures de turbidités observées aux stations hydrométriques se trouvant juste à l’amont des barrages, repose sur la connaissance des concentrations (g/l), déterminées au laboratoire à partir de prélèvements d’échantillons solides. Les échantillons de transport solide prélevés dans des bouteilles de 1 litre à goulot large, constituent l’élément de prise. A chaque prise instantanée le temps du prélèvement est indiqué ainsi que la cote à l’échelle à laquelle correspond un débit liquide donné par les barèmes de débits obtenus à partir de la courbe de tarage de la station considérée. Remarquons, d’autre part que le transport de matériaux solides en suspension dans les périodes de basses eaux est négligeable. Etant donnée que la quantité de matières transportées augmente dans de fortes proportions lorsque les crues surviennent, les concentrations présentent de grandes variations d’où une fréquence de prise élevée.

L’analyse de dépôt solide au laboratoire est réalisée de la façon suivante: l’opérateur porte les renseignements suivants sur la liste de dépouillement: bassin, oued, station, date de prise en heure et minute, lieu du prélèvement, la cote à l’échelle à la station, la date de l’analyse, la température, la méthode d’analyse utilisée. Les filtres sont mis dans l’étuve à 100°C, durant 24 h et sont pesés. Le volume de l’échantillon est mesuré après agitation. On vide le contenu de l’échantillon agité sur le filtre placé dans l’entonnoir et on attend 1h approximativement. Le filtre avec son dépôt est placé dans l’étuve à 100°C durant 24 h puis placé pendant 15 min dans le dessiccateur pesé. En retranchant de ce poids celui du filtre sec, on obtient celui du dépôt solide qui, divisé par le volume exprimé en litre, donne la concentration en g/1, correspondant à l’échantillon prélevé. La concentration instantanée ainsi déterminée est multipliée par le débit liquide instantané (tiré de la courbe d’étalonnage de la station) en vue d’obtenir la masse instantanée transitée par l’oued. On en tire le turbidigramme fournissant la masse solide instantanée véhiculée en fonction de la durée de la crue. Cette courbe, planimétrée, donne la masse totale des matériaux solides durant la crue. Toutes les crues de l’année sont ainsi analysées et une distribution fréquentielle des apports solides déterminée.

L’équation universelle des pertes en terre (USLE)

L’équation universelle des pertes en terre (EUPT, mieux connue par son abréviation anglaise, USLE : Universal Soil Loss Equation) prévoit le taux annuel moyen d’érosion à long terme sur la pente d’un champ, en fonction de la configuration des pluies, du type de sol, de la topographie, de l’assolement et des pratiques de gestion des cultures. L’USLE prévoit uniquement l’importance des pertes de terre qui résultent des érosions en nappe ou en rigoles sur une pente simple sans toutefois tenir compte des pertes de terre supplémentaires qui peuvent être attribuables aux autres formes d’érosion associées au ravinement, au vent ou au travail du sol. Ce modèle de prévision de l’érosion a été conçu pour mesurer l’influence de l’assolement et du système de gestion des cultures sur l’érosion, mais il peut aussi servir à prévoir l’érosion dans un cadre qui n’est pas agricole, notamment sur des chantiers.

L’USLE peut servir à comparer les pertes de terre provenant d’un champ donné soumis à un assolement et à un système de gestion des cultures particuliers, à des taux de « pertes de terre tolérables » ou à un autre type d’assolement ou système de gestion des cultures, afin de déterminer la pertinence des mesures de conservation du sol dans la planification des activités agricoles. Cinq grands facteurs servent à calculer les pertes de terre en un endroit donné. Chaque facteur est une estimation numérique d’une composante précise qui affecte la gravité de l’érosion du sol à un endroit donné. Les valeurs d’érosion obtenues par l’application de ces facteurs peuvent varier considérablement en raison des différentes conditions météorologiques. Par conséquent, les valeurs obtenues par l’EUPT représentent avec plus de précision les moyennes à long terme.

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Table des matières

INTRODUCTION GENERALE
OBJECTIFS ET METHODOLOGIE
CHAPITRE I: REVUE BIBLIOGRAPHIQUE
Piégeage des sédiments et mécanisme de sédimentation dans les retenues de barrage
Problèmes posés par la sédimentation
Méthode de détermination de taux d’envasement
CHAPITRE II: PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE
Situation géographique du bassin versant de Bouregreg (S.S)
Description du milieu physique
Géomorphologie
Hydrographie
Lithologie et stratigraphie
Pédologie
Occupations des sols
Climatologie
III. Description du milieu humain
Démographie
Activités socio-économiques
Agriculture
Elevage
CHAPITRE III:ANALYSE HYDRO-PLUVIOMETRIQUE ET BILAN HYDROLOGIQUE
Traitement et Critique des données pluviométriques
Les données disponiblesTraitement des données
Hauteurs des précipitations annuelles et leurs variations
Précipitations moyennes mensuelles et leurs variations
Les précipitations à l’échelle du bassin versant
Critique des données hydrométriques
Les débits moyens annuels
Les débits moyens mensuels
Les débits moyens saisonniers
Conclusion
III. Les apports du barrage Sidi Mohamed Ben Abdellah (SMBA)
Apports annuels
Apports mensuels
Relations pluie-débit
Corrélation entre précipitations et débits
Corrélation entre les précipitations et les écoulements annuels
Corrélation entre les précipitations et les écoulements mensuels
Relation débit-débit entre Aguibet Ezziar et Lalla Chafia
Corrélation débit-débit à l’échelle annuelle
Corrélation débit-débit à l’échelle mensuelle
Les bilans hydrologiquesLa lame d’eau écoulée
Le déficit d’écoulement
Le coefficient d’écoulement
Les bilans hydrologiques annuels
Calcul du bilan hydrologique de la retenue du barrage SMBA
VII. Mobilisation et utilisation des ressources en eau
L’effort de mobilisation
Utilisation de l’eau
CHAPITRE IV: ETUDE DU TRANSPORT SOLIDE
Méthode et Matériels
Méthode de compagne bathymétrique
PROSPECTION BATHYMETRIQUE : Processus ; principe et traitement des données
Taux d’envasement la retenue du barrage SMBA
III. Méthodes pour réduire l’envasement des retenues des barrages
CONCLUSIONS ET RECOMMANDATIONS
ANNEXE