L’érosion aratoire ou mécanique sèche

L’érosion aratoire ou mécanique sèche

L’importance de l’eau en tant que support de vie et de facteur régulateur du développement d’un pays est universellement reconnue. Aussi est – il nécessaire de la quantifier et de la gérer aussi rigoureusement que possible. Si les ressources en eau de surface doivent être mobilisées pour les différents besoins (agriculture, implantations de barrages et de retenues collinaires) en revanche et en raison des méthodes inadaptées actuellement utilisées, elles posent un problème majeur lorsqu’il s’agit de quantifier rigoureusement les éléments du bilan hydrique (Amil, 1992). L’érosion hydrique des sols et l’envasement conséquent des retenues de barrages représentent un aspect de la désertification. Cette désertification qui est, en fait, le stade ultime de la dégradation du milieu naturel est une conséquence de la sècheresse. Cette dernière implication pourrait néanmoins être contestée par ceux qui prônent l’implication inverse, à savoir que la dégradation de l’environnement causée par l’homme (déboisements, surpâturages, défrichements abusifs…) rompt l’équilibre du système et aboutit à la perturbation du climat. Le phénomène de l’envasement des barrages, de par la situation géographique du pays (zone semi-aride), constitue un enjeu d’envergure nationale. Selon une récente étude basée sur des séries statistiques comportant les données de 57 grands barrages, l’Algérie perd par envasement 45 à 50 millions de m3 chaque année. Nos barrages se transforment de plus en plus en réceptacles de vase que d’eau. Du coup, la défectuosité des réseaux d’alimentation en eau potable (AEP), ne constitue plus la principale cause de déperdition des eaux de consommation. Au-delà de ce taux de fuite des eaux, dû à la mauvaise étanchéité des réseaux, la déperdition à la suite de l’envasement se situe dans une tout autre «méga échelle» de considération. En effet, le phénomène de l’envasement touche les pays du Maghreb, mais plus particulièrement l’Algérie et s’est accéléré à partir des années 2000 (particulièrement à partir de 2003). Les retombées sont directes et graves et sur l’économie nationale et sur le développement de la société tout entière. Actuellement, le bassin versant de la Tafna comprend quatre barrages fonctionnels (BéniBahdel, Meffrouche, El Izdihar à Sidi Abdelli et Hammam Boughrara) et un barrage en cours de réalisation (Sikkak). Cependant, on a toujours du mal à quantifier avec précision les apports aussi bien liquide que solide à ses barrages ; ce qui rend assez difficile la gestionde leurs stocks.

En ce sens, nous allons traiter dans ce travail le problème du transport solide et d’envasement du barrage boughrara suivant plusieurs facteurs hydro-climatiques qui gèrent le phénomène. Notre étude s’articulera en plusieurs parties :
– première étape de la connaissance du bassin versant et du sous bassin, permettra de caractériser les principaux facteurs naturels intervenant dans l’alimentation en eau et dans l’écoulement.
– l’étude hydrologique, portera sur le sous-bassin Mouilah ou est érigé le barrage de boughrara (177hm3 ).
– L’étude des transports solides en suspension et modélisation, permettra d’évaluer les quantités des sédiments transportés par l’oued Mouilah et de préciser la dynamique érosive dans notre bassin et par conséquent d’en tirer des conclusions quant à l’envasement des ouvrages et la perte en sol dans l’écosystème.
– nous tenterons d’établir quelques modèles analytiques et descriptifs débits liquides – débits solides, basés sur une approche statistique d’analyse des chroniques de données et de corrélations simples. Ces modèles préciseront l’interrelation entre les différents paramètres hydrologiques.

Problématique de l’érosion et du transport solide : 

Ampleur de l’envasement des retenues de barrages : 

Dans de nombreux pays du monde, le transport de sédiments dans les réseaux hydrographiques des bassins versants et leurs dépôts dans les retenues pose aux + exploitants de barrages des problèmes dont la résolution ne peut qu’être onéreuse, non seulement la capacité utile est progressivement réduite, mais encore l’enlèvement de la vase est une opération délicate et difficile Le problème d’envasement des barrages n’est pas un problème propre à L’Algérie, beaucoup de pays dans le monde souffre du problème surtout dans les zones arides et semi-arides, où le manque de ressources hydrique est accentué par l’érosion des sols qui peut atteindre les 5000 t/km²/an contre 30 à 50 t/km²/an en Europe (Ammari., 2012). Le phénomène de l’envasement en Algérie change considérablement d’une région à une autre. Ceci est dû à la variation des facteurs conditionnant l’érosion et le transport solide (BENAICHA amarcherif, 2010)

Facteurs induisant l’envasement des barrages :

Processus naturels
L’envasement des retenues est le résultat d’un processus complexe qui se caractérise par trois étapes successives : érosion, transport et sédimentation.
– Erosion des sols :
L’érosion hydrique est une problématique particulièrement importante, notamment dans la zone méditerranéenne et semi-aride. Cette zone est caractérisée par des régimes pluviométriques irréguliers qui ont une influence considérable sur les pertes en sol. Les barrages alimentés par ces zones subissent un envasement lié à une érosion importante. Le calcul du transport solide et la prévision du volume d’envasement nécessitent une bonne compréhension des phénomènes de leur genèse, et plus particulièrement celui de l’érosion des sols.
– Transports solides :
Ce phénomène est le principal élément moteur après l’érosion, conduisant au processus d’envasement des barrages. Ce processus fait le lien entre les sols du bassin versant et la retenue du barrage. Il est défini par un écoulement biphasique caractérisé d’une phase liquide (eau) et d’un autre solide (granulats, sol). Dans les cours d’eau naturels, les particules solides vont être transportées en suspension ou en charriage .
– Sédimentation et envasement :
C’est l’étape finale de l’envasement des retenues. A l’état naturel les oueds transportent progressivement des quantités importantes de sédiments, soit par charriage soit par suspension. Les eaux chargées de matériaux fins forment un courant de densité qui s’écoule sur le long de la retenue et transportent ainsi la vase jusqu’au pied du barrage.

Caractéristiques physiques du bassin versant de h.boughrara 

Généralité : 

Les caractères physiques d’un bassin sont très nombreux .On s’est attaché à ne retenir que ceux qui pouvaient s’exprimer par un nombre ; ainsi les courbes hypsométriques et les graphiques de profil en long ont-ils ét6 écartes, certains caractères numériques choisis pouvant prétendre apporter une information équivalente (Dubreuil, 1966) Le bassin versant est un objet complexe dont l’ensemble des caractéristiques (géométriques, géologiques, physiographiques, humaines, etc.) joueront un rôle non seulement dans la réponse hydrologique du bassin à une sollicitation des précipitations (régime des écoulements) mais aussi, en amont et pour certaines d’entre elles (altitude, exposition…), directement dans le processus de formation de la pluie. Il faut noter l’existence, à la surface du bassin versant, d’un système longitudinal, le réseau de drainage ou réseau hydrographique, défini comme l’ensemble des cours d’eau naturels ou artificiels, permanents ou temporaires, qui participent à l’écoulement. Ce réseau est plus ou moins développé selon différents facteurs (géologie, climat, pente du terrain, etc.)

SITUATION GEOGRAPHIQUE DU BASSIN TAFNA 

Le bassin versant de la Tafna, situé au Nord-Ouest du territoire algérien, s’étend sur la totalité de la wilaya de Tlemcen sur une superficie de 7245 km2. Selon la nouvelle structuration des unités Hydrologiques en Algérie. Globalement, le bassin versant peut être subdivisé en trois grandes parties:
– partie orientale avec comme principaux affluents l’oued Isser et l’oued Sikkak),
– partie occidentale comprenant la Haute Tafna (oued Sebdou et oued Khemis) et l’oued Mouilah
– partie septentrionale : qui débute pratiquement du village Tafna et s ‘étend jusqu’à la plage de Rachgoune, embouchure de la Tafna sur la mer. Les oueds Boukiou, Boumessaoud et Zitoun sont les principaux affluents de cette partie. L’oued Tafna est un cours d’eau de 170 Km de long, il prend sa source dans les Monts de Tlemcen. Le cours de cet oued peut se subdiviser en trois parties : la haute Tafna, la moyenne Tafna et la basse Tafna.

Situation géographique du barrage Boughrara :

Le barrage de Hammam Boughrara (mise en eau en 1999) est situé sur la confluence d’oued Mouillah avec oued Tafna à 10 km en aval de la ville de Maghnia et à l’extrême Nord-Ouest de la Wilaya de Tlemcen (Nord-Ouest Algérien). Il appartient au bassin versant de l’oued Mouillah, dont la superficie (largement partagée avec le Maroc) est de 2000 km2 (Fig.01). Ce bassin est limité par un périmètre de 241 km et composé dans sa majorité par les plaines d’Angad (située à Oujda en territoire Marocain) et celle de Zrigua (située à Maghnia en territoire Algérien). Ce réservoir est destiné à satisfaire les besoins en eau potable des villes d’Oran (33hm3) et de Maghnia (17 Hm3). Par ailleurs, 09 Hm3 sont prévus pour l’irrigation de la moyenne Tafna. Il est caractérisé par une capacité totale de 177 Hm3, un volume régularisé de 59 Hm3 et une superficie de 984 ha (A.N.B.T, 2012). Le bassin versant du barrage Hammam Boughrara occupe la partie Ouest du grand bassin de la Tafna, qui est subdivisé en huit (8) sous bassins (Voir figure II.1 ci dessous). Notre zone d’étude occupe les sous bassins 01, 02 et 03 et une partie du sous bassin 04. Les coordonnées LAMBERT X=102920, Y=185900 désignent à peu prés le centre du chantier du barrage où le lit mineur de l’Oued est à la cotte Z=250.0m. L’environnement du barrage est constitué par l’ensemble des éléments de son bassin versant. (BAHLOUL A., 2013)

Le réseau hydrographique : 

Le réseau hydrographique se définit comme l’ensemble des cours d’eau naturels ou artificiels, permanents ou temporaires, qui participent à l’écoulement. Le réseau hydrographique est une des caractéristiques les plus importantes du bassin. Le réseau hydrographique peut prendre une multitude de formes. La différenciation du réseau hydrographique d’un bassin est due à quatre facteurs principaux :
– La géologie :
Par sa plus ou moins grande sensibilité à l’érosion, la nature du substratum influence la forme du réseau hydrographique. Le réseau de drainage n’est habituellement pas le même dans une région où prédominent les roches sédimentaires, par comparaison à des roches ignées (i.e. provenant du refroidissement du magma). La structure de la roche, sa forme, les failles, les plissements, forcent le courant à changer de direction.
– Le climat:
Le réseau hydrographique est dense dans les régions montagneuses très humides et tend à disparaître dans les régions désertiques.
– La pente du terrain :
Détermine si les cours d’eau sont en phase érosive ou sédimentaire. Dans les zones plus élevées, les cours d’eau participent souvent à l’érosion de la roche sur laquelle ils s’écoulent. Au contraire, en plaine, les cours d’eau s’écoulent sur un lit où la sédimentation prédomine.

Le couvert végétal : 

D’une manière générale, les sols dans ce bassin sont constitués par :
– les sols calcaires qui longent l’oued Mouilah et se prolongent au Nord-Est des monts des Traras et aux piémonts de Tlemcen. On y trouve généralement une végétation herbacée.
– Les sols calciques : caillouteux et peu profonds, ils se développent surtout le long de la vallée d’oued Mouilah.
– Les sols alluviaux constitués principalement de sols calcaires lourds recouvrant les basses terrasses et les lits des oueds. Ils sont localisés au Nord de la plaine de Maghnia.
– Les sols rouges à encroûtement : ces sols formés de marnes du Miocène, couvrent une grande partie de la plaine de Maghnia où l’on rencontre une culture extensive irriguée. La quasi moitié de la superficie du bassin (49%) est constituée de terrains Généralement nus, localisés dans la partie ouest du bassin. Dans l’autre moitié, on retrouve une culture extensive (21% de la surface), un couvert forestier normal (14% de la surface) et des terrains de parcours.

Cadre géologique général de la Tafna :

Le bassin de la Tafna comprend de grandes plaines, dont les deux principales sont celle de Maghnia à l’Ouest et celle des Ghossels à l’Est entourées de massifs élevés :
– le massif des Traras comprenant la chaîne des Fillaoucène qui s’étend vers l’Ouest par le massif des Béni-Snassen.
– les monts de Tlemcen dessinant la bordure sud du bassin et s’interposent entre deux domaines bien définis :
• le domaine des nappes du Tell au Nord,
• le domaine stable des hautes plaines oranaises au Sud.
La terminaison occidentale des monts de Tlemcen qui s’élève graduellement du Nord vers le Sud est occupée par un massif montagneux représenté par les monts de Rhar-Roubane.

Série stratigraphique : 

Les formations géologiques qui affleurent dans l’ensemble du sous bassin versant de l’Oued Mouillah du plus récent au plus ancien sont :
-Quaternaire : Il affleure en général dans la zone d’étude au niveau des oueds comme oued Abbés, oued Aounia, oued Tafna. Il représente les terrasses des oueds (graviers hétérométriques et hétérogènes, galets de taille différente, sables argileux).
-Pliocène continental : Constitué surtout de grès et parfois associés à des limons. Il affleure au niveau des deux rives de l’oued Tafna à Sidi Medjahed.
-Miocène supérieur : Il est caractérisé à sa base par des grès qui annoncent la transgression miocène. On passe à des marnes miocènes bien représentées dans la zone d’étude et au Nord de l’oued Mouillah où il forme sa rive gauche. Vers le haut on passe à des marnes sableuses.
-Miocène inférieur : Il affleure au Sud-Ouest de la zone d’étude, représenté par des marnes.
-Jurassique supérieur : Il affleure à Maghnia et forme la rive droite d’Oued Mouillah au Nord. Il est représenté par des marnes un peu gréseuses à la base qui passe à des dolomies cristallines

CONCLUSION GENERALE 

Les ouvrages hydrauliques sont le siège de toutes sortes de pollution et d’envasement qui entrainent une dégradation de la qualité de leur eau et une diminution progressive de leur capacité utile. Malheureusement pour faire face à ces problèmes, l’expérience algérienne sur le plan technique se montre très limitée et très retardée par rapport à celle de nombreux pays méditerranéens. Parmi les facteurs de ce retard, on cite le manque de données hydro pluviométriques. Les recours aux méthodes empiriques, notamment pour la prévision des écoulements et la charge solide, est pratiquement impossible en raison de l’hétérogénéité des caractéristiques de l’état de surface et du climat.

Table des matières

Introduction générale 
Problématique de l’érosion et du transport solide présentation et objectifs de l’étude
Chapitre I Caractéristiques physiques du bassin versant de l’oued mouilah 
I.1 Situation géographique du bassin Tafna
I.2 Situation géographique du barrage boughrara
I.3Caractéristiques morphomètriques
I.3.1Caractéristiques de la disposition dans le plan
I.3.1.1Surface A et périmètre P
I.3.1.2Caractéristiques de forme
I.3.2Caractéristiques des altitudes (hypsométrie)
I.3.3Le réseau hydrographique
I.3.4Le couvert végétal
I.3.5Conclusion
I.4La géologie du bassin versant
I.4.1Introduction
I.4.2Cadre géologique général de la Tafna
I.4.3Série stratigraphique du bassin de mouilah
Chapitre II Climat du bassin versant de l’oued mouilah 
II.1 Introduction
II.2 Aperçu sur le climat de l’Afrique du nord
II.3 Aperçu sur le climat de l’Algérie
II.4 Climat de la Tafna
II.5Etude des précipitations
II.5.1Caractéristiques pluviométriques du bassin versant
II.5.2 Homogénéisation des séries pluviométriques
II.5.3Variations spatio-temporelles des précipitations annuelles
II.5.4Variabilité mensuelle et saisonnière des précipitations
II.5.5 Ajustement des précipitations annuelles á une loi de
probabilité
II.6 Étude du régime thermique
II.7 Evaporation
II.8 Evapotranspiration et déficit d’écoulement
II.9 Conclusion
Chapitre III Fonctionnement hydrologique du bassin versant 
III.1 Introduction
III.2 Débits moyens annuels
III.2.1 Variations des débits annuels moyens bruts (m3/s) et
l’irrégularité inter annuelle des modules
III.2.2 Variations des débits annuels moyens spécifiques (t/km2/an)
III.2.3 Etude statistique des modules
III.2.4 Bilan moyen annuel de l’écoulement
III.2.5 Ressources annuelles en eau de surface disponible
III.3 Débits moyens mensuels et saisonniers
III.3.1 Coefficient mensuel de débits
III.3.2 Coefficient de variation
III.3.3 Modifications interannuelle du régime saisonnier
III.4 Distribution des débits moyens journaliers
III.5 Courbe des débits classés
III.6 Étude des crues
III.6.1 Genèse des crues
III.6.2 Débits extrême
III.6.3 Puissance des crues
III.6.4 Rapport débits de pointe/ débits moyen journalier maximal
III.6.5 Analyse fréquentielle des crues maximales annuelles
III.6.6 Résultats et interprétations
III 6.7 Apport des crues
III.7 Evolution de la concentration des sédiments en suspension et
des débits liquides durant les crues
III.7.1 Méthodologie
III.7.2 Application au bassin d’oued Mouillah
III.8 Conclusion
Chapitre IV Érosion et transport solide en suspension 
IV.1 Introduction
IV.2 Généralité
IV.2.1 Conséquences de l’érosion : les nuisances
IV.2.2 Types d’érosion
IV.2.2.1 L’érosion éolienne
IV.2.2.2 L’érosion aratoire ou mécanique sèche
IV.2.2.3 L’érosion hydrique
IV.2.3 Facteurs de l’érosion hydrique
IV.2.4 L’impact de l’érosion dans différentes régions
IV.3 Quantification de l’érosion hydrique
IV.4 Le transport solide
IV.4.1 Transport solide par charriage
IV.4.2 Transport solide en suspension
IV.5 Etude du transport solide en suspension
IV.5.1 Présentation des données
IV.5.2 Apport solide annuel
IV.5.3 Estimation du transport solide en suspension dans le bassin
de mouilah
IV.5.3.1 Bilan annuel des apports
IV.5.3.2 Variabilité interannuelle des apports solides et liquides
IV.5.3.3 Variation mensuelle des apports solides
IV.5.3.4 Variation saisonnière des apports solides
IV.6 Bathymétrie
IV.6.1 Généralité
IV.6.2 Taux d’envasement et estimation de la dégradation du bassin
versant de barrage boughrara
IV.7 Conclusion
Chapitre V Modélisation du transport solide en suspension 
V.1 Introduction
V.2 Evolution des débits solides en fonction des débits liquides
V.3 Données et méthodologie
V.4 Relation entre le débit solide (Qs) et le débit liquide (Ql) de l’oued
mouilah
V.4.1 Echelle interannuelle
V.5 Analyse á l’échelle annuelle
V.6 Analyse saisonnière
V.7 Analyse á l’échelle mensuelle
V.7.1 Estimation de l’apport solide á la station de Barrage
boughrara
V.9 Conclusion
Conclusion générale.

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