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Variabilit é interannuelle et intra- annuelle des transports solides de l'oued Bouhamdane, à l amont du barrage Hammam Debagh (Alg é rie orientale) Abdelaziz.

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1 Variabilit é interannuelle et intra- annuelle des transports solides de l'oued Bouhamdane, à l amont du barrage Hammam Debagh (Alg é rie orientale) Abdelaziz LOUAMRI Azzedine MEBARKI Benoit LAIGNEL & Kamel BAHRI

2 Plan INTRODUCTION CONTEXTE, DONNEES ET METHODES VALEURS ANNUELLES, VARIABILITE ET FACTEURS CONDITIONNELS DU TRANSPORT SOLIDE LA VARIABILITE INTRA-ANNUELLE DES APPORTS SOLIDES CONSEQUENCES SUR L'ENVASEMENT DU BARRAGE CONCLUSION

3 INTRODUCTION Le transport solide des oueds et les ph é nom è nes d' é rosion hydrique constituent un probl è me majeur au Maghreb à cause de leur impact sur l envasement acc é l é r é des barrages. Terrain d é tude: Le bassin de l oued Bouhamdane à la station de jaugeage de Medjez Ammar 2:1105 km ² au droit du barrage de Hammam Debagh :1070 km2 Objectif : Etude de la variabilit é interannuelle et intra- annuelle des flux s é dimentaires ou flux solides : contexte physique contrast é, disponibilit é d une chronique longue de mesures directes de la concentration en MES, et du d é bit remontant à 1969 et indirectes d envasement du barrage.

4 I.Le bassin-versant de l'oued Bou Hamdane et le barrage de Hammam Debagh

5 Commentaire de la figure

6 Le bassin de l oued Bouhamdane se caract é rise par: relief de moyenne montagne l'altitude moyenne : 785 m ( m) l'indice de pente de Roche : La densit é de drainage permanente : 0.53 km-1 et temporaire : 1.90 km- 1. La longueur du talweg principal : 99 km, avec une pente de (ANRH, 2008). Les zones avec un couvert v é g é tal naturel (chêne li è ge, maquis, reboisement) couvrent 31.7% de la surface du bassin dont % sont exploit é s comme terrains de parcours. La r é gion conna î t une forte activit é agricole, essentiellement la c é r é aliculture qui occupe 58.1 %, de la surface du bassin et l'olivier autour de 1 %.

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8 La lithologie est vari é e, constitu é e de formations superficielles (32.4 %), gr è s, conglom é rats, marno- calcaires et marnes schisteuses (40.5 %), argiles et marnes (23.1%) et calcaires (4.0 %). deux principales art è res, l'oued Zenati qui draine la zone semi aride des Hautes Plaines (pluie moyenne : mm,), et l'oued Sabath du Tell m é ridional au climat sub-humide (pluie moyenne mm). A la station de Guelma, la moyenne annuelle de la temp é rature de l'air est de 18,1 °C (10 °C en janvier et 27.8 °C en ao û t) et l'ETP (formule ANRH) s' é l è ve à 1288 mm par an.

9 Le barrage de Hammam Debagh: La digue en terre avec un noyau central. Sa hauteur hors-sol est de 93 m, la longueur en crête est de 430 m et sa largeur en crête de 9 m. La capacit é initiale é tait de 200 hm3 correspondant à une cote de la retenue normale de 360 m. Selon les é tudes d'avant -projet, le volume r é gularis é a é t é fix é à 55 hm3 pour un apport moyen annuel estim é à 63 hm3. Le barrage est é quip é de deux é vacuateurs de crues de type siphon. Il est destin é à l'alimentation du p é rim è tre irrigu é de Guelma – Bouchegouf ( ha) et l'alimentation en eau potable de l'agglom é ration de Guelma et des centres urbains avoisinants.

10 II. Les donn é es de mesures hydrologiques: valorisation à l é chelle journali è re

11 Les mesures de transport solide en suspension, r é alis é es en concomitance avec les mesures du d é bit liquide (Agence Nationale des Ressources Hydrauliques A.N.R.H.) pr é l è vements journaliers, avec une fr é quence plus é lev é e en p é riodes de crues. Les é chantillons pr é lev é s sont trait é s au laboratoire : d é cantation, filtrage, s é chage à l' é tuve, et pes é e pour aboutir à la masse des r é sidus secs (concentration en g/l). La technique de mesure de transport solide bas é e sur un pr é l è vement unique à proximit é de la berge, ne refl è te pas la r é partition r é elle des concentrations dans la section mouill é e (Touat, 1993).

12 Position dans l'ann é e des mesures de concentration et magnitude des concentrations à la station de Medjez Ammar 2

13 Position dans l'ann é e des mesures de d é bits liquides et magnitude des d é bits à la station de Medjez Ammar 2

14 Les valeurs de C mesur é es oscillent entre 0.01 et 105 g/l pour une gamme de d é bits jaug é s de 0.1 à 636 m3/s La classe des concentrations en MES inf é rieure à 1 g/l accapare 78.6 % des mesures ; 99.95% des valeurs mesur é es sont inf é rieures à 100 g/l. La valeur maximale : 105 g/l (23 octobre 1969) La concentration des mati è res en suspension est variable d'une saison à l'autre, avec fr é quence des valeurs les plus fortes en automne, en liaison avec les pluies orageuses d'automne qui trouvent des mati è res disponibles au transport. A noter qu'aux valeurs maximales de C, ne correspondent pas forc é ment les valeurs de Q les plus é lev é es ( (Li é nou et al, 2009).

15 D é bit correspon dant à C max (m3/s) Date de la concentra tion maximale Valeur de concentra tion maximale mesur é e C (g/l) Intervalle Q (m3/s) Intervalle C (g/l) Saisons octobre à à Automne janvier à à hiver mai à à Printemps juin à à 0.58 Et é

16 Valorisation des donn é es de mesure disponibles 1/ R é gression des donn é es Qs-Ql issues de la station hydrom é trique. La meilleure r é gression obtenue (avec un coefficient de corr é lation R= 0,91, et une variance expliqu é e de 83.92% est celle liant les d é bits solides Qs (kg /s) aux d é bits liquides Ql (m3/s), r é alis é e sur un é chantillon de 2210 couples de valeurs de mesures instantan é es La fonction calcul é e, de type puissance, est la suivante:. Qs = 0,1668 Ql 1,4999 2/La courbe d' é talonnage est utilis é e pour la valorisation, au pas de temps journalier (Qsj), de l'information hydrom é trique disponible sur la p é riode de septembre 1969 à ao û t 1987.

17 Relation d é bits liquides instantan é s (m3/s) – d é bits solides (kg/s)

18 Facteur de correction la charge en s é diments d'un cours d'eau est sous-estim é e lorsque les d é bits solides sont calcul é s à partir des d é bits liquides en utilisant la m é thode des moindres carr é s et en appliquant une anamorphose logarithmique aux variables (Ferguson, 1986, 1987;). Le facteur de correction de Jansson(1985) est calcul é par : CF= σ2 Avec σ2 = 1/(N-1) (log10Ci-log10C i) 2, et: Ci: concentrations mesur é es et C i: Concentrations estim é es. Le facteur de correction est appliqu é à l'ensemble de la s é rie de d é bits solides journaliers Qsj de la p é riode 1969 – 1987: Qs j = x Ql j x 2.365

19 Extension de la s é rie de d é bits solides journaliers au barrage. Sur la base de la r é gression d é j à calcul é e: une seconde s é rie de d é bits solides journaliers (Qsj), é tal é e sur 15 ans (de septembre 1995 à ao û t 2010), a é t é g é n é r é e à partir des apports liquides journaliers disponibles, d é duits du bilan de r é gularisation du barrage de Hammam Debagh. L'apport liquide au barrage (ou "affluent" selon l'ANBT) se calcule comme suit : capacit é finale - capacit é initiale + d é fluent (le d é fluent = somme des sorties : pertes, besoins et lâchers). Le facteur de correction, mis au point pour la s é rie de donn é es de la station hydrom é trique est é galement appliqu é aux d é bits solides journaliers Qsj de cette seconde s é rie relative à l'exploitation du barrage.

20 III. Valeurs annuelles, variabilit é du transport solide et facteurs conditionnels III. Valeurs annuelles, variabilit é du transport solide et facteurs conditionnels

21 La moyenne interannuelle du TSS v é hicul é par l'oued Bouhamdane: Station hydrom é trique : t/km ² /an; la valeur la plus faible, observ é e pendant l ann é e hyper s è che 1973/1974, est de 3.66 t/km 2 /an, et la valeur la plus forte, enregistr é e pendant l'ann é e tr è s pluvieuse de 1984/1985, atteint 1250 t/km2/an. E=81 mm pour une hauteur moyenne de P= 588,8 mm, soit un coefficient d' é coulement Ce de 13,79 %. Barrage: La moyenne du TSS =281,4 t/km 2 /an, avec des valeurs annuelles extrêmes respectivement de 0,57 t/km 2 /an en 1996/97 et de 1396 t/km 2 /an en 2004/05, ann é e hydrologique la plus abondante des 2 s é ries analys é es (Tabl. 2).

22 Barrage de Hammam Debagh (septembre ao û t 2010) Station hydrom é trique Medjez Amar 2 (septembre ao û t 1987) E (mm) P2 (mm) TSS (t/km 2 /an) E (mm) P1 (mm) TSS (t/km 2 /an) Param è tre , ,8237.5Moyenne , Ecart-type Cv % (2004/2005) (2002/2003) 1396 (2004/2005) (1984/1985) (1984/1985) 1250 (1984/19 85) Maximum (ann é e) 2.04 (1996/97) (1996/1997) 0,57 (1996/97) 11.8 (1973/ (1973/74) 3.66 (1973/74) Minimum (ann é e)

23 Variations annuelles du transport solide sp é cifique (TSS), de l' é coulement (E) et des pr é cipitations (P)

24 Comparaison avec les bassins d'Alg é rie du Nord

25 En comparaison avec les bassins-versants alg é riens, le bassin é tudi é se range dans la cat é gorie faible des quatre classes de valeurs de turbidit é et de T.S.S. Il s'oppose aux bassins à d é gradation sp é cifique forte (oued Agrioun, dans la Kabylie de B é jaia : 5000 t/km 2 /an; oued Safsaf à Zardezas dans les côtiers de Skikda : 1250 t/km 2 /an).

26 Le transport solide de l oued Bouhamdane correspond en ordre de grandeur aux r é sultats obtenus par Demmak (1982) (oued K é bir Ouest à Ain Cherchar : 91.6 tonnes/km2/an ; oued El Hammam à Zit Emba: ; oued Ressoul à Ain Berda : 214.1) les bassins de l oued Mina dans l'ouest alg é rien semi-aride (oued Abd à Takhmart : 65 t/km2/an; oued Haddad à Sidi Abdelkader Djillali : 212) é tudi é s par Achite et Meddi (2005) variabilit é interannuelle oscillant entre 62 et 113 % pour les apports solides et entre 44 et 81 % pour les apports liquides. Sur la Haute Tafna, dans le Nord-Ouest alg é rien, une moyenne de 1330 t/km2/an a é t é calcul é e par Ghenim et al (2007). Sur le pi é mont Sud de l'Aur è s, la charge solide est de t/km2/an pour l oued El Abiod à M chounech; pour l oued El Arab à Khangat Sidi Nadji ; dans le Chott Hodna, elle est de 344 t/km2/an sur l'oued Ksob à Medjez (Demmak, 1982).

27 IV. La variabilit é intra- annuelle des apports solides

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29 R é gime des transports solides et des é coulements des ann é es pluvieuses a: 1984/85 b: 2004/2005

30 en 1984/85 Un pic principal hivernal est enregistr é en D é cembre, avec un apport en s é diments (877 t/km 2 /mois) contribuant à 70 % du total annuel. Apr è s un maximum secondaire mod é r é en Mars, les é coulements solides et liquides s'amenuisent consid é rablement; en 2004/05 : r é gime est nettement bimodal avec un premier maximum automnal (572.6 t/km 2 en Novembre) et un second maximum hivernal (289.8 t/km 2 en F é vrier) é pousant fid è lement les variations mensuelles de l'apport en é coulement.

31 D é bits liquides et d é bits solides journaliers (1972/1973) A l' é chelle journali è re, l'hydrogramme et la courbe des d é bits solides de l'ann é e pluvieuse 1972/73 suivent é troitement les mêmes variations

32 R é gime des transports solides et des é coulements des ann é es s è ches L'apport solide a é t é nul pendant les 5 premiers mois (de Septembre à Janvier) par absence ou faiblesse notable des pr é cipitations ; apr è s le redressement de la courbe en Mars:amenuisement s é v è re des apports solides et liquides à partir du mois de mai. 1996/97

33 V. Conséquences sur l'envasement du barrage

34 Envasement calcul é et envasement mesur é au barrage Moyenne mesur é e TSS au barrage : 281,4 t /km 2 /an (p é riode moyenne : 1995/96 – 2009/10) Si on compte le charriage (g é n é ralement estim é à 15 % du transport en suspension ): 323,6 t /km 2 /an. l'envasement pour les 15 ann é es d'exploitation de l'ouvrage, serait de l'ordre de 4.33 hm 3 (densit é =1.2) soit un envasement annuel moyen de 0.29 hm 3. Pour une densit é de 1,6, le taux de s é dimentation serait de 0.22 hm 3 /an.

35 R é sultats de la campagne bathym é trique La bathym é trie effectu é e en 2004, a abouti à un envasement cumul é de hm 3, soit un envasement annuel moyen de 0.98 hm 3 /an, ce qui correspond à une d é gradation sp é cifique du bassin versant de t/km 2 /an (densit é de 1,6). Elle est plus forte que la d é gradation obtenue à l'aide des calculs effectu é s sur la base des mesures hydrom é triques (329 t/km 2 /an) et é galement compar é e à celle é valu é e dans l' é tude d'Avant Projet D é taill é (APD) du barrage de Hammam Debagh (792 t/km 2 /an ; s é dimentation moyenne : 0.53 hm 3 /an).

36 Pertes de capacit é du barrage Jusqu' à 2004, la perte de capacit é du barrage repr é sente 7.8 % de la capacit é initiale, soit pr è s de 0.5 % par an. Le barrage de Hammam Debagh sur l'oued Bouhamdane peut être donc class é dans la cat é gorie des retenues de faible envasement. Cette valeur correspond à la limite inf é rieure des valeurs cit é es par Benmammou (2007) pour la Tunisie, o ù les barrages perdent chaque ann é e entre 0.5 et 1% de leur capacit é à cause de l'envasement. Elle est é galement faible par rapport aux valeurs cit é es par Badraoui et Hadji (2001) et Lahlou (2005) pour le Maroc: entre 0.05 % pour le barrage de Abdelmoumen et 5.71 % pour le barrage de Sidi Driss, la moyenne é tant de 1.09 %.

37 Conclusion

38 Moyenne TSS au barrage estimée par la courbe détalonnage des transports en suspension mesurés : 281,4 t /km 2 /an Moyenne TSS au barrage estimée par la courbe détalonnage des transports en suspension mesurés : 281,4 t /km 2 /an (p é riode moyenne : 1995/96 – 2009/10) Cependant, lintensité de lérosion nest pas à négliger au vu des résultats de la bathymétrie914.3 t/km 2 /an (densité de 1,6). Cependant, lintensité de lérosion nest pas à négliger au vu des résultats de la bathymétrie : t/km 2 /an (densité de 1,6). En général, les mesures aux stations hydrométriques sous-estiment les apports solides totauxEn général, les mesures aux stations hydrométriques sous-estiment les apports solides totaux Les écarts entre ces résultats doivent être interprétés en lien : Les écarts entre ces résultats doivent être interprétés en lien : avec les différences entre les techniques appliquées dans les mesures aux stations hydrométriques avec les différences entre les techniques appliquées dans les mesures aux stations hydrométriques et la mesure du taux de remplissage des retenues (charriage non mesuré dans les stations hydrométriques, incertitudes sur les densités des sédiments dans les retenues, volumes soutirés ou déversés et sédiments associés…) et la mesure du taux de remplissage des retenues (charriage non mesuré dans les stations hydrométriques, incertitudes sur les densités des sédiments dans les retenues, volumes soutirés ou déversés et sédiments associés…)

39 D'apr è s Demmak (1982), une comparaison bas é e sur trois barrages et les stations hydrom é triques amont a montr é des é carts importants: -31 % (Ksob), -54 % (Foum El Gherza ) -71 % (Gueiss).

40 N é cessit é d une protection int é gr é e du bassin versant : Techniques de D é fense et de Restauration des Sols Reboisements Soutirage de la vase : vidange de fonds du barrage de Hammam Debagh


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