ETUDE DU RESEAU HYDROGRAPHIQUE

ETUDE DU RESEAU HYDROGRAPHIQUE

ÉTUDE DU TRANSPORT SOLIDE

En Algérie septentrionale, les conditions physiques, géomorphologiques, hydroclimatiques et socioéconomiques sont particulièrement favorables au déclenchement et à l’accélération du phénomène du transport solide. (Meguenni.K, Remini.B, 2008). L’envasement et le transport solide constituent, par leurs importances, un problème majeur dans les pays du Maghreb. L’érosion, le transport solide et la sédimentation sont la cause de la dégradation des sols agricoles, l’alluvionnement des retenues et de nombreux dégâts dont les coûts sont considérables. En Algérie, par exemple, les études d’aménagement hydromécaniques butent sur le problème de manque de données sur le transport solide afin d’évaluer son importance.(Meddi M., Khaldi A. et Meddi H.,1998) L’ampleur de l’alluvionnement et l’exhaussement du fond des barrages par dépôts successifs des sédiments ramenés, par les cours d’eau maghrébins, ont suscité l’intérêt d’un grand nombre de chercheurs qui ont tenté d’expliquer les mécanismes complexes du transport solide et de quantifier les volumes des sédiments transportés. Dans ce contexte, selon Bouanani.A, 2004 on notera les travaux de Tixeront, (1960), Heusch(1982), Milliman et Meade (1983), Sogreah (1983), Walling (1984), Lahlou(1990) et plus récemment Probst et Suchet (1992) qui ont tenté d’expliquer l’érosion mécanique et de déterminer les dégradations spécifiques des bassins versants de ces régions. D’autre part, Ghorbel et Claude (1977), Rais et Abidi (1989), Albergel et al (1998), Snoussi et al. (1990), Merzouki (1992), Moukhchane et al. (1998), Demmak (1982), Bourouba (1997,1998), Terfous et al. (2001, 2003), Ghenim (2001), Megnounif et al. 2003, Bouanani et al (2013) et Achit M., Touaïbia B. (2000) ont présenté en conclusion de leurs travaux des informations significatives sur le flux des matières transportées par les cours d’eau de quelques bassins versants Tunisiens, Marocains et Algériens. L’estimation du taux de sédimentation dans les bassins versants nécessite une bonne connaissance des apports solides. Ces derniers dépendent aussi bien des contraintes physiques au niveau des versants que de la nature et du volume des apports liquides et solides fournis au réseau d’écoulement. En plus de cette complexité, le manque de données constitue un handicap majeur dans l’évaluation et la prévision des flux hydro-sédimentaires dans le bassin versant ou de l’envasement des barrages. Cet état de fait a conduit de nombreux chercheurs à proposer des modèles de prévision afin de quantifier la charge solide transportée dans le but de réduire l’érosion hydrique et augmenter la durée de vie des barrages. Les flux des matières en suspension mesurés résultent d’un ensemble de phénomènes de mise en mouvement, de dépôt et de reprise des sédiments qui affectent les versants et les berges des cours d’eau. La quantification des flux de matière en suspension nécessite d’effectuer des mesures de concentrations en continu, événementielles ou ponctuelles dans le temps. (Tourki, M., 2010) Dans cette partie, nous allons présenter une étude du phénomène de transport solide en suspension dans l’oued Sikkak.

GENERALITES

Le transport des sédiments par un écoulement à surface libre joue un grand rôle dans de nombreux domaines. Dans la nature, il affecte la morphologie des cours d’eau, des estuaires et du littoral. Il agit également par les matières en suspension sur tout l’écosystème aquatique (atténuation de l’énergie lumineuse en particulier). Son impact sur les ouvrages hydrauliques est de première importance. Il est responsable du comblement des retenues, du déchaussement d’ouvrages dû à l’abaissement du lit. (FREY.P, ,1991) Le transport solide est le phénomène qui permet le déplacement d’une masse solide composée des éléments granulaires (sédiments fins, sable, galets ….) sous l’action de l’écoulement de l’eau. Ce transport a lieu sur les versants (érosion des sols) et dans le réseau hydrographique (talwegs, rivière et fleuves …). Il s’effectue sous trois modes différents, fonction de la taille des particules : • Suspension (transport de la longue distance dans la masse de l’écoulement). • Saltation (mode intermédiaire, sauts sur de courtes distances). • Charriage (Déplacement des particules en contact avec le fond). Dans la pratique, on ne retient généralement que les transports par suspension et par charriage, il est en effet difficile de déterminer une limite objective, dans le cas des écoulements réels et en présence d’un contexte granulométrique naturel (souvent hétérogène), à la distance du saut d’une particule au-delà de laquelle le charriage du fond ferait place à la saltation. (BRGM, 1996).

 Le transport solide en suspension

Le transport en suspension concerne principalement les matériaux produits par l’abrasion des sols. Aussi sa détermination est très utile en agronomie, car ce sont les éléments les plus fertilisants qui sont ainsi transportés : particules fines, éléments chimiques et matières organiques. Le transport solide en suspension est un phénomène assez continu dans l’espace. Les sédiments sont transportés sur de longues distances, à la vitesse du courant. Mais il est très discontinu dans le temps puisqu’il est conditionné par le phénomène d’abrasion. (OMM, 2006).

Le transport solide par charriage

Le transport par charriage est l’un des principaux types de transport solide dans un cours d’eau, il s’alimente surtout par érosion du lit et des berges du cours d’eau. Il contribue pour une large part à la formation et à l’équilibre du lit, modelant ainsi le profil en long du cours d’eau. Les grains charriés se déplacent par à-coups à une vitesse moyenne très nettement inférieure à celle de l’eau (moins d’un mètre par heure). Le transport par charriage est très discontinu à la fois dans le temps et dans l’espace. C’est un phénomène très localisé puisqu’il est conditionné entre autres, par la pente et la constitution du lit, qui peuvent varier d’un tronçon de cours d’eau à l’autre. Par contre, pour une même section de cours d’eau, il peut être lié au débit liquide, donc, dans certaines conditions il se prête mieux à l’étude théorique et à l’élaboration de formules. (Granier.J, 1993).

La saltation

C’est un mode intermédiaire entre le charriage « vrai » et la suspension. Les particules se propagent par grands bonds dans un espace de quelques dizaines de centimètres au-dessus du fond du lit mineur où se déroule le charriage. (Malavoi J.R., 2011)

Table des matières

RESUM
LISTE DES FIGURES
LISTE DES TABLEAUX
INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE I – PRESENTATION DUBASSIN VERSANT
I – ETUDE MORPHOMETRIQUE
I.1 – INTRODUCTION
I.2 – SITUATION GEOGRAPHIQUE DU BASSIN VERSANT DE SIKKAK
I.3 – CARACTERISTIQUES DE FORME
I.3.1 – Indice de compacité de Gravelius
I.3.2 – Rectangle Equivalent
I.3.3 – Coefficient de Circularité
I.4 – ETUDE DU RESEAU HYDROGRAPHIQUE
I.4.1 – Densité de drainage
I.4.2 – Rapport de confluence
I.4.3 – Rapport de longueur
I.4.4 – Fréquence des cours d’eau
I.5 – ETUDE DU RELIEF
I.5.1 – Hypsométrique
I.5.2 – Altitudes caractéristiques
I.6 – LES INDICES DE PENTE ET RELIEF
a- Indice de pente de Roche Ip
b- Indice de pente globale Ig
c- Dénivelée spécifique D
I.6.1 – Coefficient de torrentialité
I.6.2 – Temps de concentration
I.6.3 – Etude du profil en long
I.7 – SOL ET VEGETATION
II- CONTEXTE GEOLOGIQU
II.1 – INTRODUCTION
II.2 – LES FORMATIONS SECONDAIRES
a. Les grés de Boumediene
b. Les calcaires de Zarifet
c. Les Dolomies de Tlemcen
d. Les marno-calcaires de Raourai
e. Les calcaires de Lato
f. Les Dolomies de Terni
g. Les marno-calcaires de Hariga
h. Les marno-calcaires d’Ouled Mimoune
i. Les argiles de Lamoricière
j. Les grés de Berthelot
II.3 – LES FORMATIONS TERTIAIRES
a. L’Eocène
b. Le Miocène marin
c. Le Pliocène
II.3.1 – Les formations quaternaires
a- les alluvions anciennes
• Le complexe de piémont
• Les travertins
• La croûte calcaire
• Le glacis de pente Soltanienne
b- Les alluvions récentes
III – Conclusion
CHAPITRE II – HYDROLOGIE DU BASSIN VERSANT D’OUED SIKKAK
I – LES PRECIPITATIONS
I.1 – Introduction
I.2 – APERÇUE SUR LE CLIMAT DE L’ALGERIE
I.3 – APERÇUE SUR LE CLIMAT DE LA TAFNA
I.4 – ETUDE DE LA PLUVIOMETRIE
I.4.1- Répartitions des stations pluviométriques dans la zone d’étude
I.4.2 – Variation annuelle des précipitations
I.4.2.1 – Coefficient pluviométrique
I.4.2.2 – Etude statistique des précipitations annuelles
I.4.3 – Variation mensuelle des précipitations
I.4.3.1 – Coefficient de variation
I.4.4 – Variation saisonnière des précipitations
I.5 – ETUDE DES TEMPERATURES
I.5.1 – Introduction
I.5.2 – Les températures annuelles
I.5.3 – Les températures mensuelles
I.5.4 – Diagrammes pluvio-thermiques
I.6 – CONCLUSION
II – LES ECOULEMENTS
II.1 – INTRODUCTION
II.2 – RÉGIME HYDROLOGIQUE
II.2.1 – Débits moyens annuels
II.2.1.1 – Etude statistique des débits annuels
II.2.1.1.1 – Ajustement par la loi log normale
II.2.1.1.2 – Test graphique
II.2.1.2 – L’irrégularité inter annuelle des débits moyens annuels
II.2.1.2.1 – Coefficient d’immodération
II.2.1.2.2 – Coefficient de variation
II.2.2 – Débits moyens mensuels
II.2.2.1 – Coefficient de variation
II.3 – EVOLUTION DES DEBITS LIQUIDE EN FONCTION DES PRECIPITATIONS
II.3.1 – Variation interannuelle
II.3.2 – Variations mensuelles
II.4 – CONCLUSION
CHAPITRE III – ETUDE DU TRANSPORT SOLIDE
I – INTRODUCTION
II – GENERALITES
II.1- Le transport solide en suspension
II.2- Le transport solide par charriage
II.3- La saltation
III- PRESENTATION DES DONNEES
IV- CALCUL DES APPORTS
IV.1- Apports annuels
IV.2 – Apports mensuels
IV.3 – Apports saisonniers
IV.4 – Interprétations
V- MODELES D’EVOLUTION DES PARAMETRES DEBITS LIQUIDES, CONCENTRATIONS ET DEBITS SOLIDES
V.1 – Evolution des débits solides en fonction des débits liquides
V.1.1 – Analyse annuelle
V.1.2 – Analyse saisonnière
V.2 – Evolution des concentrations en fonction des débits liquides
V.2.1 – A l’échelle annuelle
V.2.2 – A l’échelle saisonnière
V.3 – Evolution de la concentration des sédiments en suspension et des débits liquides durant les crues
V.3.1- Méthodologie
a)- Modèle Classe I
b)- Modèle classe II
c)- modèle classe III
d)- le modèle classe V
V.3.2- Application au bassin du Sikkak
VI – CONCLUSION
CHAPITRE IV – ESTIMATION DU L’EROSION PAR LE MODELE USLE
I- INTRODUCTION
II- GÉNÉRALITÉS SUR L’ÉROSION
II.1 – Définition
II.2 – L’érosion hydrique
II.2.1 – Définition
II.2.2 – Facteurs et mécanisme
A)- Intensité et agressivité des précipitations
B)- Ruissellemen
a) Infiltration
b) Détention superficielle et rugosité du sol
c) Pente et longueur de pente
d) Couvertvégétal
C)- Etat hydrique initial
II.2.3 – Type d’érosion hydrique
II.2.3.1 – Erosion linéaire, en griffes ou en rigoles
II.2.3.2 – Érosion par ravinement
II.2.3.3.Érosion en nappes
II.2.3.4.Érosion des berges
III- QUANTIFICATION DE L’ÉROSION HYDRIQUE
III.1 – Méthodes empiriques d’estimation de la dégradation spécifique
III.1.1- Formule de la Sogréah
III.1.2- Formule de Tixeront
III.1.3- Formule de Fournier
III.1.4- Formule de l’ANRH
III.1.5- Formule de Wischmeier et Smith (1978)
III.2 – Formule de Wischmeier et Smith (1978
III.2.1.Toile de fond
III.2.2. Evaluation de l’érosion hydrique par le modèle USLE
IV-DONNÉES ET MATÉRIELS UTILISÉS
IV.1.Documents
IV.2.Matériels
V- MÉTHODOLOGIE
V.1 – Élaboration des données
V.2 – Estimation des facteurs (R ; LS ; K ; C ; P)
V.2.1 – Agressivité de la pluie, R
V.2.2 – Erodibilité des sols, K
V.2.3 – Le facteur topographique, LS
V.2.4 – Facteur de la couverture végétale et des pratiques culturales, C
V.2.5 – Le facteur aménagement anti – érosif, P
VI- CONCLUSION
CONCLUSION GENERALE
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
NOTATIONS ET ABREVIATIONS
ANNEXE

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