ECOLE NATIONALE SUPERIEURE DE L’HYDRAULIQUE E.N.S.H

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1 ECOLE NATIONALE SUPERIEURE DE L’HYDRAULIQUE E.N.S.H
OFFICE NATIONAL D’IRRIGATION ET DRAINAGE O.N.I.D ECOLE NATIONALE SUPERIEURE DE L’HYDRAULIQUE E.N.S.H ANALYSE EN COMPOSANTES PRINCIPALES, RÉGRESSION MULTIPLE ET RÉSEAU DE NEURONES : LEUR CONTRIBUTION DANS LA PRÉDICTION DE L’ÉROSION SPÉCIFIQUE. Cas du Bassin de l’Algérois Hodna Soummam Chahrazed SALHI, Benina TOUAIBIA

2 Envasement Érosion

3 L’Algérie est un pays très érodible ce qui provoque l’envasement des barrages. (4000 tonnes /Km2.an), l’érosion spécifique dépasse le seuil tolérable (10 tonnes/ha) la présente étude vise à contribuer à la quantification et la prédiction de l’érosion spécifique à partir des paramètres hydromorphométriques et climatiques des sous bassins des ouvrages en utilisant la méthode des réseaux de neurones l’ACP et la régression multiple.

4 PRESENTATION DE LA ZONE D’EUTDE

5 Situation géographique :
Situation générale du bassin hydrographique AHS

6 Découpage du bassin Hydrographique AHS
Le bassin AHS couvre une superficie de 47 875 Km2 et décomposer en 03 bassins versants Découpage du bassin Hydrographique AHS

7 Caractéristiques hydroclimatiques
Le climat varie de manière contrastée, du type méditerranéen et semi aride dans le nord vers le type désertique dans le Sahara. 1. Pluviométrie  Les précipitations varient en moyenne entre 300 et 1500 mm dans la région côtière et de 200 à 500 mm au Sud. 2. Température La température moyenne mensuelle dans le bassin AHS varie entre 6°C et 12°C pour les minima et entre 16° et 25°C pour celle des maxima. 3. Evapotranspiration  Pour l’ensemble du bassin hydrographique Algérois Hodna Soummam (AHS), l’évapotranspiration potentielle (ETP) annuelle oscille entre 1000 et 1900 mm.

8 Localisation des stations pluviométriques
Données climatiques : station pluviométrique : Le Nombre des stations pluviométriques est de 396 Localisation des stations pluviométriques

9 Station hydrométrique :
66 des stations hydrométriques Localisation des stations hydrométriques

10 Nombre d’ouvrages existants Barrages en exploitation
Petits barrages Prises Dérivation Retenues collinaires 12 30 et plus 6 4 268 et plus

11 COLLECTE ET CRITIQUE DES DONNEES

12 Implantation des ouvrages d’étude

13 Caractéristiques hydromorphométriques des S/bassins barrages retenus
Ouvrage Wilaya Surface (Km2) Per (Km) Hmax (m) Hmin (m) D(km/km2) Im (%) 1 Beni Amrane Boumerdes 394.40 1800 50 0.58 17.27 2 Ain Zada B.B.A 228.83 1750 850 0.63 7.45 3 Taksebt Tizi ouzou 454.24 101.16 2150 150 0.88 39.58 (1) :numéro de l’ouvrage; S : superficie du bassin versant de l’ouvrage; Per : périmètre du bassin versant de l’ouvrage ;Hmin : altitude minimale; Hmax : altitude maximale ; P : précipitation moyenne; Le : lame écoulée ; D : densité de drainage; Im : pente moyenne du bassin versant.

14 Caractéristiques climatiques
Précipitation : Une vingtaine de stations pluviométriques ont été choisies et traitées afin d’évaluer la précipitation moyenne à proximité de chaque ouvrage retenu les maximum aux ouvrages de l’Algérois (900 mm) et les minimum aux ouvrages de Hodna (200 mm) Lame écoulée : Les lames écoulées des barrages sont déduites de l’apport liquide (stations hydrométriques) et celles des retenues collinaires et petits barrages ont été tirées de la carte des écoulements moyens annuels sur le Nord de l’Algérie, éditée en 2005 par l’ AHRH, la maximale à Taksept (Tizi ouzou)(431 mm) et la minimale à Lechbour (B.B.A)(20 mm)

15 Couvert végétal des S/bassins de quelques grands ouvrages

16 Couvert végétal des sous bassins des barrages
Ouvrage Cv (%) 1 Beni Amrane 19.12 2 Ain zada 4.48 3 Taksebt 46.74 (1) : numéro de l’ouvrage; Cv : couvert végétal 

17 Couvert végétal des sites des communes

18 Couvert végétal des sous bassins des petits barrages et retenues collinaires
Ouvrage Commune Cv (%) 4 Ain Zouaoua Attatba 64.96 5 Oued Skhouna Boumefaâ 7.35 6 Freha Freha (djaballah) 36.18 7 DAS Bourahla 1 Sidi Daoud 33.9 8 DAS Bourahla 2 9 Kouanine Baghlia 16.7 10 Naciria 32.28 11 ND 12 Boussedoum Amalou 0.06 13 Oued Assila Dirah 2.06 14 Boumerzel (I) Ahl lakser 0.01 15 Boumerzel (II) 16 Ouled el berdi-av Ouled el berdi 8.08 17 bordj oukhris 3.9 18 Gueria bir ghbalou 17.26 19 Ighil Libene Haizer 19.66 20 Chabet Merdja 21 Gominsis Taghzout 16.36 22 Djedala Djebahia 20.9 23 Bouchiouane Kadiria 46.86 24 H.M'thene Ain Laloui 3.58 25 Merdja Ain Bessam 9.4 26 harbitia Ridane 3.1 27 mihab 28 Dra alouest Hadjra zerga 1.29 29 Bergoug Bouira 31.37 30 Ouled el berdi-am 31 Lechbour Medjana 8.03 32 El H'mada El-Achir 1.56 33 Draouet Tala Ifacen 7.19 34 Oued Ouled Saber Ouled Saber 3.29 35 RC Lemhari 36 Oued Sedd Kef Lakhdar 3.36 37 Mechtates Sedari 38 chabet Mehadjer sidi Ziane 8.49 39 Chabet Ain Bouaicha Rébaia 1.37 40 Oued Anseur El Hadj El Azizia 2.04 41 Djoueb 22.7 42 Chabet El Farfachia 43 Chabet Tatouch Beni slimane 6.4 44 Chabet Arous 45 Chabet Loualouia 46 Chabet metreg 47 Chabet Touhiah Sidi rabie 9.1 48 B.22 49 Chabet Mahrouga 50 Chabet Sfaï 51 Oued Rhorb 52 Oued Messai 53 Chabet Bouhalfia Souagui 54 Chabet Defla Ouled Brahim 28.5 55 Chabet Drabine 56 Oued Ben Loulou Bouskène 5.1

19 L’érosion spécifique :
L’érosion spécifique des sous bassins des barrages a été estimée à partir des levés bathymétriques. L’érosion spécifique des sites des retenues collinaires a été estimée à partir de leur capacité, vu que ces ouvrages sont complètement envasés ou ayant un taux d’envasement assez élevé, le volume est égal à la capacité ou à un pourcentage de cette dernière. L’érosion spécifique moyen annuel dépasse le seuil tolérable (10 tonnes/Ha) dans la plupart des bassins versants au droit des ouvrages retenus.

20 MODELISATION DE L’EROSION SPECIFIQUE

21 Matrice des cœfficients de corrélation
Application de la régression multiple L’application de régression multiple entre l’érosion spécifique et les différents paramètres hydromorphométriques et climatiques, à donnée la matrice de corrélation en tableau suivant Matrice des cœfficients de corrélation Es(tonne/ Km 2 .an) S (Km ) Per (Km) Hmax (m) Hmin P(mm) Le (mm) D(km/ km Im (%) C V (%) Es(tonne/Km 1.00 S (Km -0.07 Per (Km) -0.10 0.99 Hmax (m) -0.17 0.46 0.53 Hmin (m) -0.20 -0.18 0.30 -0.21 -0.56 -0.68 Le (mm) 0.22 0.10 0.14 -0.05 -0.63 0.64 D(km/km -0.04 0.02 0.15 0.12 -0.03 -0.42 0.28 0.17 CV(%) 0.04 0.03 -0.36 -0.62 0.49 0.61 0.42 1 Où S : superficie du bassin; Per : Périmètre du bassin; Hmax: altitude maximale; Hmin: altitue minimale; P: précipitation moyenne; Le : lame écoulée; D : densité de drainage; Im : pente moyenne; Cv : couvert végétal; Es : érosion spécifique.

22 Projection des individus sur le plan C1- C2
Application de la méthode d’Analyse en Composantes Principales (ACP) L’Analyse en composantes principales à permis de distinguer les groupes suivant : 2 1 3 Projection des individus sur le plan C1- C2

23 Projection des individus sur le plan C1 –C3
2 3 1 Projection des individus sur le plan C1 –C3

24 Application de la méthode des Réseaux de neurones
Plusieurs modèles ont été établis, ci après les résultats des paramètres de validation Paramètres de validation des modèles testés Modèle Nombre de couches cachées Nombre de neurones dans la couche cachée Erreur sur le bilan MSE R 3 variables (P, Le, D) 1 3 -0,94 0,30 0,62 2 6 0,23 0,58 4 variables (P, Le, D, Im) 4 0,17 0,10 8 0,67 0,24 0.44 5 variables ( P, Le, D, Im, Cv) 5 0,26 0,16 0,53 10 -0,22 0,004 0,50

25 Architecture du modèle choisi

26 L’erreur sur le bilan et l’erreur quadratique (MSE) sont faibles, de valeur respectivement (0,17) et (0,1). Le coefficient de corrélation est relativement moyen (0,58) et supérieur au coefficient critique de la table de Fischer. Le graphique de l’érosion spécifique simulée en fonction de l’érosion spécifique observée est présenté ci-dessous Essim = 0.237Esobs ,7 r = 0.58 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 6000 7000 Es observée (tonnes/Km) 2 Es simulée (tonnes/Km2) Erosion simulée - Erosion observée

27 Variation de l’érosion spécifique simulée et observée
La variation de l’érosion spécifique annuelle observée et simulée est illustrée en la figure suivante 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Numéro d'ouvrages Es (tonnes/km2) Es observée Es simulée Moyenne Es observée Moyenne Es simulée Variation de l’érosion spécifique simulée et observée

28 Conclusion Les résultats de la modélisation et la prévision de l’érosion spécifique annuelle obtenus en utilisant le modèle neuronal, à partir des entrées : densité de drainage D(km/km2), pente moyenne du bassin Im (%), précipitation moyenne P (mm) et lame écoulée Le (mm), montrent une concordance expliquée par un coefficient de corrélation signifiant (0,58) au vu du coefficient de corrélation critique de Fisher et des erreurs quadratique et du bilan (0,10 et 0,17) obtenus mais restent insuffisants pour quantifier et prédire fiablement le phénomène du transport solide. La qualité des résultats obtenus est liée à l’effet de surface qui est mis en jeu, à l’estimation du couvert végétal des sous bassins des retenues collinaires qui sont de petite taille, à la taille de l’échantillon dans le modèle neuronal, à la non disponibilité des données climatiques dans les sous bassins des petits ouvrages.

29 Merci pour votre attention