Soutenance mémoire
Urbanisation et le cycle de l’eau
Les relations entre la ville et le cycle de l’eau relèvent du domaine de l’hydrologie urbaine (Desbordes et al., 1990 ; Cyr et al., 1998). Née dans les années 1960, l’hydrologie urbaine est issue de la technique de l’assainissement des agglomérations ; elle a pris son essor au moment où les problèmes posés par l’évacuation et le traitement des eaux usées et pluviales urbaines devenaient trop complexes pour les méthodes classiques de conception et de gestion des systèmes d’assainissement. L’urbanisation est l’une des manifestations humaines les plus marquantes du siècle dernier : dans les pays développés, environ 80 % de la population habite dans des agglomérations « urbaines », alors que dans les pays en développement, le phénomène est en pleine explosion en raison de dynamismes démographiques et spatiaux. Ce mouvement n’est pas linéaire ; il peut être marqué par des périodes d’accélération résultant de modifications dans le développement des sociétés humaines. Ce processus induit des conséquences hydrologiques. En effet, l’urbanisation de l’espace entraîne de profonds bouleversements des équilibres naturels, bouleversements d’autant plus profonds que leur importance a été ignorée au début du processus d’urbanisation. Dans le cas du cycle de l’eau, l’urbanisation modifie durablement les comportements des bassins versants naturels ou ruraux. Ces modifications se manifestent à des échelles très variables de temps et d’espace: la chaleur de l’îlot urbain conditionne la température de surface, perturbe la circulation des eaux, la formation des nuages, des vents… dans les grandes mégapoles… ; la pollution des eaux, les dégâts causés par le ruissellement pluvial… en sont d’autres conséquences. De fait, le cycle de l’eau en milieu urbain résulte de la confrontation du cycle de l’eau et de l’urbanisation. La situation hydrologique dans nombre d’agglomérations et de villes tire son origine de la rapidité de leur développement, et met en évidence des relations complexes entre le cycle de l’eau et l’urbanisation (Desbordes et al., 1990) ; en matière d’aménagement de l’espace, la solution s’est résumée à l’emploi de la technique de l’assainissement. Ainsi, la dynamique du réseau d’assainissement est de plus en plus étudiée (Blanpain et al., 1998). Le principal responsable identifié dans cette dynamique est l’aménagement inadéquat du territoire : un aménagement abusif des cours d’eau, le manque d’entretien de leurs lits, par endroits transformés en dépotoirs, l’érosion intense et, enfin une occupation des sols et une politique d’urbanisation ignorante la limite des plaines inondables (Cyr et al., 1998), expliquent les contraintes hydrologiques dans un espace urbanisé.
En général, des problèmes liés à l’eau (ruissellement, érosion, inondation…) font l’intérêt d’une compréhension des relations entre le cycle de l’eau et la ville. Ainsi, le cycle urbain de l’eau inclut-il les différentes techniques appliquées à l’utilisation de l’eau en ville : l’eau potable, l’eau industrielle, les eaux usées, et les eaux pluviales. Ces dernières présentent un intérêt en termes de maîtrise du ruissellement et donc des systèmes d’assainissement en milieu urbain (Cogez et al., 1990 ; Deutsch et al., 1990 ; Musquere et Guichard, 1990 ; Morel A l’huissier, 1998). Ces diverses techniques nous montrent une transdisciplinarité du cycle urbain de l’eau (Desbordes et al., 1990). Les conséquences positives de la maîtrise des eaux pluviales sont évidentes pour une bonne gestion de l’eau .
Impact général du développement urbain sur le ruissellement
L’urbanisation dans un bassin versant peut produire des changements importants au
cycle naturel de l’eau. La question de la gestion de l’eau en milieu urbain est au centre des préoccupations de notre société. En effet, l’urbanisation cause des impacts significatifs sur la gestion des eaux pluviales. La proportion de superficies imperméables en zones urbaines est particulièrement importante en comparaison avec le milieu naturel. Les toits des bâtiments, les stationnements, les rues et les trottoirs, toutes les infrastructures bétonnées, asphaltés ou goudronnés limitent l’infiltration de l’eau dans le sol. Le cycle de l’eau est alors perturbé. Afin de modéliser au mieux un système de drainage en milieu urbain, il est nécessaire de comprendre les différents processus qui se déroulent lors du passage d’un événement pluvieux sur un bassin versant. Le cycle de l’eau est dynamique puisque la quantité et la qualité de l’eau d’un emplacement particulier peuvent varier grandement dans le temps.
La précipitation qui atteint le sol peut soit ruisseler directement jusqu’à un cours d’eau, s’infiltrer dans le sol ou être interceptée par la végétation. La pluie retenue par interception et une partie des quantités d’eau de surface peuvent retourner à l’atmosphère par évaporation. Quant à l’eau infiltrée, elle peut en partie percoler pour recharger la nappe phréatique et en partie s’écouler de façon souterraine pour rejoindre les cours d’eau ou la mer. Une portion de l’eau infiltrée qui est emmagasinée près de la surface du sol est retournée à l’atmosphère par les plantes via un processus de transpiration. Les écoulements d’eaux souterraines maintiennent les débits dans les cours d’eau entre les événements pluvieux et sont conséquemment un facteur déterminant pour le maintien des habitats. Pratiquement, donc, la précipitation s’abattant sur un territoire pourra prendre une ou l’autre des directions suivantes :
– Après une percolation à faible profondeur, l’eau pourra rejoindre un cours d’eau en s’écoulant lentement à travers le sol (écoulement hypodermique) ;
– Après une percolation verticale, elle ira rejoindre la nappe phréatique ;
– Retour dans l’atmosphère (par évaporation des surfaces ou transpiration de la végétation) ;
– écoulement sur le sol – ruissellement de surface.
Traditionnellement, la conception des réseaux de drainage urbain s’est concentrée uniquement sur la composante de ruissellement de surface. Les tendances plus récentes en matière de gestion des eaux pluviales, ayant mis en évidence l’importance de contrôler non seulement l’augmentation des débits de ruissellement, mais également les volumes, nécessitent de porter une attention plus poussée aux autres composantes, en particulier les processus d’infiltration. De façon générale, les techniques et méthodes de drainage à privilégier devraient viser à reproduire le mieux possible les conditions qui prévalaient avant le développement, ce qui implique nécessairement de tenir compte de l’ensemble des composantes dans le cycle hydrologique.
|
Table des matières
Introduction générale
Partie – 1 Impact de l’urbanisation et phénomène d’inondation en milieu urbain
Chapitre I. Urbanisation
I.1. Introduction
I.2. Urbanisation et le cycle de l’eau
I.3. Impact général du développement urbain sur le ruissellement
I.3.1. L’imperméabilisation des sols
I.3.2. L’accélération des écoulements
I.3.3. L’artificialisation des rivières urbaines
I.3.4. La pollution des milieux récepteurs
I.3.5. Le caractère synergique des différents impacts
I.4. Le rôle de l’urbanisation dans l’aggravation du risque d’inondation
I.4.1. Particularités des inondations par ruissellement
I.4.2. Principales causes d’aggravation en milieu urbain
I.5. évolution de l’urbanisation dans la wilaya d’Annaba
I.5.1. Historique
Synthèse
Chapitre II. Le Risque d’inondation
II.1. Introduction
II.2. Genèse du phénomène d’inondation
II.2.1. Inondations pluviales et périurbaines
II.2.2. Crues torrentielles
II.3. Les types d’inondations
II.3.1. Les inondations classiques dites « de plaine » ou fluviales
II.3.2. Les inondations dues à des crues torrentielles ou éclair
II.3.3. Les inondations par ruissellement en milieu urbain
II.3.4. Les inondations par remontée de nappe
II.3.5. La submersion de zones littorales
II.4. L’homme et les inondations
II.5. Le risque d’inondation
II.5.1. Le concept de risque d’inondation
II.5.1.1. Aléa
II.5.1.1.1. Composante fréquentielle de L’aléa
II.5.1.1.2. Composante spatio-temporelle de l’aléa
II.5.1.2. La vulnérabilité
II.5.2. Modélisation conceptuel du risque d’inondation
II.6. Ampleur des inondations
II.6.1. Les inondations à l’échelle mondiale
II.6.2. Les inondations en Algérie : un phénomène récurrent
II.6.2.1. Les inondations à Alger
II.6.2.2. Les inondations à l’Ouest Algérie
II.6.2.3. Les inondations à Sud Algérien
II.6.2.4. Les inondations à L’Est Algérie
II.7. Typologie des dommages
Synthèse
Conclusion de la partie 1
Partie – 2 Contexte de la modélisation hydrologique pluie-débit et des modèles HECHMS
Chapitre III. Modélisation hydrologique pluie-débit
III.1. Introduction
III.2. Cycle de l’eau en milieu urbain
III.2.1. Circulation de l’eau dans le milieu urbain
III.2.2. Spécificités des bassins versants urbains
III.3. Modélisation Pluie Débit
III.3.1. Objectif de la modélisation
III.3.2. Modèle pluie débit
III.3.3. Types de modèles hydrologiques
III.3.4. Choix d’un modèle hydrologique
III.3.5. Calage
III.3.6. Validation
III.3.7. Fonction de production et de transfert
III.3.7.1. Fonction de production
III.3.7.2. Fonction de transfert
III.4. Classifications des modèles
III.4.1. Modèles stochastiques (probabiliste)
III.4.2. Modèles déterministes
III.4.2.1. Modèles à base physique
III.4.2.2. Modèles paramétriques
III.4.2.2.1. Modèles empiriques
III.4.2.2.2. Modèles analytiques
III.4.2.2.3. Modèles conceptuels
a. Modèles globaux
b. Modèles spatialisés (distribués)
i. Modèles conceptuels spatialisés ou semi-spatialisés
ii. Modèles physiques spatialisés
iii. Modèles physiques conceptuels semi-spatialisés
III.4.3. Modèle à réservoir
III.4.4. Modèles de type boite noire
III.5. Concept de modélisation
III.6. L’évaluation de la performance du modèle
III.6.1. Les critères de performance du modèle
III.6.1.1. le Critère de Nash (NSE)
III.6.1.2. le coefficient de corrélation (R)
III.6.1.3. Erreur moyenne absolue (Mean Absolute Error) (MAE)
III.6.1.4. Erreur quadratique moyenne (Mean Square Error) (RMSE)
Synthèse
Conclusion générale
