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Etude de sensibilité du modèle SWAT à la distribution spatiale de la pluie en contexte Méditerranéen sub-humide (Sous-bassin versant de Joumine. bassin.

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1 Etude de sensibilité du modèle SWAT à la distribution spatiale de la pluie en contexte Méditerranéen sub-humide (Sous-bassin versant de Joumine. bassin du lac Ichkeul. Tunisie). Congrès International Geotunis Décembre Aouissi Jalel (1), Cudennec Christophe (2), Lili Chabaâne Zohra (1), Benabdallah Sihem (3) INAT (Tunisie), Agrocampus Ouest (France), CERTE (Tunisie)

2 Cette étude sinscrit dans la cadre des travaux de thèse intitulé Introduction : Le cadre scientifique Les bassins versants agricoles sont les milieux de concentration des activités agricoles tels que lélevage, les grandes cultures, les cultures irrigués, lépandage des fumiers organiques et des engrais chimiques ainsi que les pesticides. le bassin versant est un système complexe : milieu physique de plusieurs activités anthropiques et naturelles perturbateurs de la quantité et de la qualité de ressources en eau. Pour mieux comprendre la relation entre ces activités en amont et la qualité de leau qui résulte en aval, il est important de connaitre les impacts possibles de lutilisation des terres tant sur le régime hydrologique (disponibilité en eau) que sur la qualité de leau. Transfert deau et des nutriments dans le bassin versant du Barrage Joumine: Modélisation et scénarii de gestion.

3 Le besoin détudier ces processus et de réduire leurs impacts a amené les chercheurs à développer divers modèles de prédictions des transferts des sédiments, nutriments et pesticides. Lobjectif de la thèse est dévaluer les impacts des activités anthropiques sur la qualité et la quantité des apports du bassin versant du barrage Joumine. Proposition des scénarii sur la pratiques agricole pour préserver la qualité de leau, contre la pollution en particulier la pollution diffuse dorigine agricole. Un des grands enjeux environnementaux actuels est la maîtrise des pollutions diffuses. Lestimation des sources de pollution ainsi que la compréhension des voies de transformations dans le milieu récepteur sont au cœur de cet enjeu (Flipo, 2005). Cest le cas du modèle hydrologique SWAT interfacé avec le SIG Arc View

4 Processus modélisés à léchelle du bassin versant Précipitations Ruissellement et érosion Écoulement fluvial Écoulement souterrain Lessivage des fertilisants fertilisants Flux deau, de nutriments et de matières particulaires Infiltration

5 Schéma représentatif du cycle hydrologique (DiLuzio, 2005).

6 Les données nécessaires pour la mise en œuvre du modèle SWAT Données climatiques journalières Précipitations Températures maximale et minimale Radiation solaire Vitesse du vent Humidité relative de lair La base des données spatiales Le modèle Numérique du terrain Carte pédologique Carte doccupation du sol Réseau hydrographique Pratiques agricoles Les données dentrées (inputs)Les sorties (outputs) Débits Concentration des MES en mg/l Concentration NO 3 -, en mg/l Concentration NH 4 + en mg/l Concentration NO 2 - en mg/l Concentration PO 4 3- en mg/l Bilan hydrique

7 Localisation du bassin versant du barrage Joumine Lac de Bizerte Lac Ichkeul Oued Tinja Ichkeul

8 Intensification agricole

9 Carte doccupation du sol du bassin versant du barrage Joumine

10 Carte des sols du bassin versant du barrage Joumine Réservoir Carte du sol du bassin versant du barrage Joumine

11 11 Modèle numérique de terrain estompé ( Visualisation avec relief) et hypsométrique ( visualisation avec couleur) Système de projection : WGS 84, UTM Zone 32

12 Zone détude : la partie contrôlée par la station hydrométrique Antra

13 sous bassins, CSTV=100ha 17 sous bassins, CSTV=800 ha 7 sous bassins versant CSTV =1000ha 3 sous bassins versants CSTV=5000 ha un seul sous bassin versant, CSTV=17000 ha

14 Impact de la variation de la surfaces seuil de drainage dans la délimitation des sous bassins et la définition des unités de réponse hydrologique. CSTVs (ha)Nombre des sous bassins Nombre des URHSurface moyenne du SBV (ha) Surface moyenne des URH (ha)

15 Distribution Spatial des stations pluviométriques

16 S1*S2*S3*S4*S5*S6*S7*MeanSD Mean SD *(S1= S Bazina. S2=S Joumine. S3= S Antra. S4= S Barrage. S5=S Smadah. S6= S Beja. S7= S Ghzala). Precipitation moyenne annuelle durant la periode pour les 7 stations pluviométriques du bassin versant du barrage Joumine

17 Les courbes de la méthode des doubles masses

18 Pluie journalière cumulées (mm) durant la periode

19 Variations des précipitations moyennes interannuelles avec l'altitude Si on élimine les stations Beja climat et Ghazal barrage, on observe une amélioration du coefficient de corrélation. Ces stations se situent à lextérieur des lignes de crêtes du bassin versant

20 Les options méthodologiques sur la distribution spatiale de la pluie Option 1 : S Antra Option 2 : S Bazina et S Joumine Option 3: S Antra et S Smadeh Option 4 : S Bazina, S Joumine et S Antra Option 5 : S Bazina, S Joumine, S Antra et S Smadeh Option 6 : Option 1 + découpage altitudinale du bassin versant Option 7 : Option 2+ découpage altitudinale du bassin versant Option 8 : Maximum nombre des stations possible + découpage altitudinale du bassin versant la précipitation pour chaque bande altitudinale est estimer par la formule suivante

21 CSTV (ha)/options Option 1 ***** Option 2 **** Option 3 **** Option 4 *** Option 5 ** Option 6 ***** Option 7 *** Option 8 ***** *Présente la possibilité dapplication des options en fonction des valeurs de CSTV. *. * ; des options de méme couleur sont équivalente. Relation entre CSTV et la distribution spatiale des stations pluviométriques

22 RESULTATS De la performance du modèle dans la simulation des débits à la station hydrométriques Antra

23 Débit moyen annuel durant la période Débit moyen mensuelle durant la période Les deux figures montrent linfluence de la distribution spatiale des stations pluviométriques sur lestimation de débit moyen annuel et mensuel. No data

24 Coefficient du Nash pour differents options durant la periode

25 Nash-Sutcliffe coefficient for different options over the dry year the Nash-Sutcliffe coefficient for different Options over the wet year

26 Coefficient du Nash pour different option et CSTVs Durant lhiver de la periode Coefficient du Nash pour different option et CSTVs pour le debit moyen mensuelle durant la periode

27 La difference entre les options 2 et 3 est expliquée par la distribution spatiale des stations pluviométriques utilisées pour les deux options Coefficient de Nash calculé pour les options 2 et 3 pour differents CSTVs et des conditions climatiques

28 Linfluence de CSTVs diminue en fonction du pas de temps de calcul et des conditions climatiques

29 Conclusion le modèle est fortement sensible à la distribution spatiale des stations pluviométriques. La performance du modéle est elevée pour loption 3, ou on a utilisé deux stations pluviométriques, lune à laval (S3) et lautre à lamont (S5). Limpact de changement de CSTVs est faiblement remarqué sur lestimation du débit surtout pour le débit moyen annuel et mensuel. les résultats de la performance du modéle pour loption 8 sont influencés par la variation du nombre des stations pluviométriques en fonction de changement des CSTVs.

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