Définition des schémas d’aménagement et le Système de Prévision des crues

Modélisation hydraulique du bassin versant d’oued Aggay

Chapitre II. Cadre général du bassin versant de l’oued Aggay

Paramètres physiographiques du bassin versant d’oued Aggay

Les caractéristiques physiographiques d’un bassin versant influencent fortement sa réponse hydrologique, et notamment le régime des écoulements en période de crue ou d’étiage. Le temps de concentration tc, caractérise en partie la vitesse. L’intensité de la réaction du bassin versant à une sollicitation des précipitations, est influencée par diverses caractéristiques morphologiques : en premier lieu, la taille du bassin (sa surface), sa forme, son élévation, sa pente et son orientation. A ces facteurs s’ajoutent encore le couvert végétal et les caractéristiques du réseau hydrographique. Ces facteurs, d’ordre purement géométrique ou physique, s’estiment aisément à partir de cartes topographiques de 1/50 000 ou en recourant à des techniques digitales et à des modèles numériques.

Situation géographique

La région étudiée appartient à la partie septentrionale du causse moyen atlasique,
à 20 km à vol d’oiseau au SE de la ville de Fès et à 46 km au NW de Boulomane. Elle s’étende entre les coordonnées Lambert X1= 540000, X2= 568000, Y1= 332000, Y2= 368000 (fig. 3). Elle est limitée au Nord par la plaine de Sais, à l’Ouest et au SW par le causse d’Imouzzer au Sud par le causse de Guigou et à l’Est par le Moyen atlas plissé.
Figure 3: Localisation du bassin versant d’Oued Aggay dans le contexte du bassin de Sebou
Hydrologie de Surface & Qualité des eaux 7
Cadre général du bassin versant de l’Oued Aggay

Surface

La surface du bassin versant est l’une des caractéristiques les plus importantes. Elle s’obtient par planimétrage sur une carte topographique après que l’on y ait tracé les limites topographiques et éventuellement hydrogéologiques ou bien par la technique de la digitalisation à l’aide de l’Arc Map. La surface « A » d’un bassin s’exprime généralement en km².
A= 107.89 Km²

Périmètre

Le périmètre est la longueur, de la ligne de contour du bassin, généralement exprimée en km; sa mesure est faite à l’aide d’un curvimètre ou mieux automatiquement par le logiciel Arc Map.
P= 55.43 Km

Indice de compacité de Gravelius

Un bassin versant est défini en premier lieu par son contour qui a une certaine forme et renferme une certaine superficie « A ». Il est évident que cette forme va avoir une influence sur l’écoulement global.
Un bassin allongé ne réagira pas de la même manière qu’un bassin de forme ramassé. Cette forme est déterminée par l’Indice de Compacité dit aussi l’Indice de Gravelius. Ce dernier est obtenu en comparant le périmètre d’un bassin à celui d’un cercle qui aurait la même surface (Roche, 1963):
Kc=1, 49
Avec :
Kc: indice de compacité de Gravelius ;
P : périmètre du bassin versant (Km) ;
A : surface du bassin versant (Km²)
Le bassin est considéré comme bien drainé si son indice de compacité tend vers 1. La figure 4 correspond à la forme du bassin de l’Oued Aggay en fonction de leur indice de compacité.
Hydrologie de Surface & Qualité des eaux 8
Le bassin d’Oued Aggay a un indice de compacité égale à 1,49. Sa forme est allongée, elle est liée essentiellement à la présence de failles de direction NNE-SSWdont la faille de Dayet Aoua. La forme du bassin témoigne d’un faible drainage qui va minimiser le temps de rassemblement des eaux et diminuer les charges transportées par l’eau. Mais cela peut aussi être en faveur des crues car cette forme montre une faible largeur donc il permet de rassembler les eaux à l’exutoire du bassin versant plus court.

Indice de compacité de Horton :

Cet indice exprime le rapport de la largeur moyenne du bassin versant à la longueur du cours d’eau principal.
KH= A/L2 KH = 0,16
Avec :
A : surface du bassin (km²)
L : longueur du cours d’eau principal (km)

Caractéristiques topographiques du bassin versant d’Aggay II-1-6-1. Le relief

L’altitude moyenne du bassin versant de l’Oued Aggay est de 430 m avec un sommet à 1735m et un exutoire à 880 m. L’amont de ce bassin est étroit et il s’élargit progressivement en allant vers l’aval (fig. 5). Ce qui permet de constater que le bassin versant d’Aggay est caractérisé par une topographie très contrastée. Ce contraste est matérialisé principalement par l’effet de la tectonique cassante.

Hypsométrie du bassin versant

Puisque la plupart des facteurs climatiques et hydrologiques sont en fonction de l’altitude, il est donc important de déterminer la répartition du bassin versant par les tranches d’altitudes et de dégager les différents paramètres de reliefs du bassin versant étudié.
Pour mieux comprendre les variations d’altitudes au sein du bassin versant de l’Oued Aggay, on va appliquer une méthode statistique qui permet grâce à un histogramme et une courbe hypsométrique de traduire la répartition des altitudes à l’intérieur de la zone d’étude et permet en outre de déterminer les altitudes caractéristiques.
La méthode statistique consiste à calculer les pourcentages des surfaces en fonction des altitudes, puis le calcule des pourcentages au-dessus du cumulées (Tabl.1& 2). L’histogrammede fréquence des altitudes est un graphique sur lequel les valeurs des altitudes sont réparties sur l’axe des abscisses. Lasurface, en % de la surface totale comprise entre deux altitudes successives, est reportée sur l’axe des ordonnées.
L’interprétation de la courbe hypsométrique se fait sur la base des recherches récentes qui ont montré l’aspect générale des courbes selon l’état d’érosion d’un bassin versant (Fig. 6). Pour les bassins versants jeunes, la superficie est faible par rapport au changement d’altitude, ce qui caractérise des versants abrupts. Les vieux bassins présentent l’inverse, une plaine douce prés d’un cours d’eau où l’altitude varie peu malgré une superficie importante. En ce qui concerne le bassin versant de l’Oued Aggay, on a commencé par le calcule des surfaces en fonction des altitudes, puis les pourcentages des surface cumulées.
Toutes ces données en été réparti sur un graphique (Fig. 8) qui va permettre de dégager les différentes caractéristiques :
Altitude la plus fréquente :
Elle correspond au maximum de l’histogramme des fréquences altimétriques. C’est, en d’autres termes, l’altitude de la plus grande surface élémentaire comprise entre deux courbes de niveau successives. Au niveau de l’Oued Aggay, l’altitude la plus fréquente est celle de la classe 1300 avec une superficie de 22 Km² localisée dans la partie médiane et aval du bassin.
Altitude de fréquence ½ (la médiane) :
Correspond au point d’ordonnée 50% de la courbe hypsométrique. La médiane du bassin versant de l’Oued Aggay est la classe 1200 m (Fig. 7).Courbe hypsométrique : est construire sur le graphique avec des ordonnées représentant la surface du bassin qui se trouve au dessus des cotes d’altitudes portées en abscisse. En général, l’utilité de cette courbe est qu’elle fournit des renseignements qualitatifs sur l’allure des reliefs. En effets, une pente forte à l’origine (vers les plus basses altitudes d’altimétrie) indique souvent des plaines ou des pénéplaines pouvant constituer de vastes zones d’inondations. Une pente forte dans le milieu ou dans les hautes altitudes indique probablement un grand plateau. Dans le cas du bassin versant d’oued Aggay, la courbe hypsométrique (Fig. 8) obtenue renferme une pente très forte. Superficie en % Altitude en (m)

Les altitudes caractéristiques

 Les altitudes maximales et minimales
Elles sont obtenues directement à partir de cartes topographiques. L’altitude maximale représente le point le plus élevé du bassin tandis que l’altitude minimale considère le point le plus bas, généralement à l’exutoire. Ces deux données deviennent surtout importantes lors du développement de certaines relations faisant intervenir des variables climatologiques telles que la température, la précipitation et le couvert neigeux. Elles déterminent l’amplitude altimétrique du bassin versant et interviennent aussi dans le calcul de la pente.
Alt max=1735 m
Alt min=880 m
 L’altitude moyenne
L’altitude moyenne se déduit directement de la courbe hypsométrique ou de la lecture d’une carte topographique. On peut la définir comme suit :
H moy = 430 m
Cadre général du bassin versant de l’Oued Aggay
Avec :
Hmoy : altitude moyenne du bassin [m] ;
Ai : aire comprise entre deux courbes de niveau [km2] ;
hi : altitude moyenne entre deux courbes de niveau [m] ;
A : superficie totale du bassin versant [km2].
L’altitude moyenne est peu représentative de la réalité. Toutefois, elle est parfois utilisée dans l’évaluation de certains paramètres hydrométéorologiques ou dans la mise en œuvre de modèles hydrologiques.

Rectangle équivalent

Pour comparer le comportement hydrologique de deux bassins, on utilise la notion du rectangle équivalent ou rectangle de Gravelius. C’est une représentation purement géométrique dans laquelle on assimile le bassin à un rectangle ayant le même périmètre et la même superficie (Fig. 9). Ainsi, les courbes de niveau deviennent des droites parallèles aux petits cotes du rectangle et l’exutoire est l’un de ses petits cotes soit « L » et « l » les cotes des rectangles, « P » le périmètre du bassin et « A » sa surface (Roches, 1963), on a :
La longueur L :
L = 22,94 Km
La largeur l :
l = 4,70 Km
Avec :
KG: indice de compacité de Gravelius ;
A : surface du bassin versant en Km2
L : longueur du rectangle équivalent en Km
l : largeur du rectangle équivalent en Km
On peut déterminer la distance des courbes de niveau on utilisant la formuleDi=Xi x L.
le tableau 3 montre les valeurs de calcul pour le bassin versant de l’Oued Aggay.

Table des matières

Introduction générale
Partie I.  Problématique, Cadre général du bassin versant de l’Oued Aggay
Chapitre I. Problématique
I-1. Problématique des inondations au Maroc
I-2. Problématique des inondations dans le bassin versant d’oued Aggay et critères de choix de ce bassin
Chapitre II. Cadre général du bassin versant de l’oued Aggay
II-1. Paramètres physiographiques du bassin versant d’oued Aggay
II-1-1. Situation géographique
II-1-2. Surface
II-1-3. Périmètre
II-1-4. Indice de compacité de Gravelius
II-1-5. Indice de compacité de Horton
II-1-6. Caractéristiques topographiques du bassin versant d’Aggay
II-1-7.Rectangle équivalent
II-1-8. Les indices de pente
II-1-9. Orientation du bassin versant
II-1-10. Réseau hydrographique
II-1-11. Couvert végétal
II-2. Géologie du bassin versant d’oued Aggay
II-2-1. Géologie régional
II-2-2. Géologie local
II-3. Etude Climatique
II-3-1. Acquisition des données
II-3-2. Reconstitution des données manquantes
II-3-3.Test d’homogénéité des données
II-3-4. Variation spatio-temporelle des précipitations
II-3-5. Variation saisonnière
II-3-6. Variation de la température
II-3-7. Régime hydrologique
II-3-8. Evapotranspiration
II-3-8. Bilan hydrique
Partie II :  Modélisation hydraulique du bassin versant d’oued Aggay
Chapitre I. Méthodologie, Présentation de la modélisation hydraulique
I-1. Contexte et antécédent
I-2. Schéma méthodologique général
Chapitre II. Etude hydrologique
II-1. Enquête de crues
II-1-1-Inondations du 25/09/1950
II-1-2-Les inondations d’Août 1992
II-1-3-Les inondations de Septembre 1994
II-2- La méthode du Gradex
II-2-1. Méthode de Gradex modifié
II-2-2-Estimation du débit de pointe par des formules régionales
II-2-3. Calcule de la lame d’eau ruisselée et du volume pour la fréquence 10 ans
II-2-4. Calcul de la lame d’eau ruisselée et Qp pour différentes fréquences
II-3. Débits retenus
II-4. Calcul du temps de concentration
II-5. Le temps de Lag (lag Time)
II-6. La forme de l’hydrogramme de crue
Chapitre III. Etude hydraulique
III-1. Construction du modèle de l’oued Aggay au niveau de l’aval du barrage Aggay
III-1-1. Diagnostic de la situation actuelle de l’oued Aggay
III-1-2. Calcul en régime permanent
III-1-3. Géométrie de profils en travers
III-1-4. Débits et conditions limites
III-1-5. Calage et validation
III-1-6. Visualisation et discussion des résultats
III-2. Construction du modèle de l’oued Aggay au niveau de la ville de Sefrou
III-2-1. Diagnostic de la situation actuelle de l’oued Aggay
III-2-2. Calcul en régime transitoire
III-2-3. Topographie
III-2-3. Débit de dimensionnement
III-2-4. Conditions aux limites du modèle
III-2-5. Simulation des crues de différentes périodes de retour
III-1-6. Limites du logiciel HEC-RAS
Chapitre IV. Définition des schémas d’aménagement et le Système de Prévision des crues
IV-1. Schéma d’aménagement
IV-1-1. Situation actuelle
IV-1-2. Situation projetée
IV-2. Stratégie et plan d’action
IV-2-1. Mesures de prévision et d’alerte
Conclusion générale
Références bibliographiques
Annexes

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