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18/12/2009 Congrès International GeoTunis 2009 Conception et création dune base de données pour la gestion des ressources naturelles en milieu aride 1.

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1 18/12/2009 Congrès International GeoTunis 2009 Conception et création dune base de données pour la gestion des ressources naturelles en milieu aride 1 Présenté par: Mongi Ben Zaied Congrès International GeoTunis 2009 Du 16 au 20 Décembre 2009 Ecole Nationale des Ingénieurs de Tunis (ENIT)- Tunisie Laboratoire de Modélisation en Hydraulique et Environnement Conception et création dune base de données pour la gestion des ressources naturelles en milieu aride (cas du bassin versant Oum Zessar) Institut des Régions Arides (IRA), Médenine – Tunisie

2 18/12/2009 Congrès International GeoTunis 2009 Conception et création dune base de données pour la gestion des ressources naturelles en milieu aride 2 1. Introduction 2. Méthodologie générale 3. Analyse du projet et choix de la méthode 4. Démarche du travail 5. Etapes de réalisation de lapplication Problématique Objectifs 6. Conclusion et perspectives Traitements des données Exploitation

3 18/12/2009 Congrès International GeoTunis 2009 Conception et création dune base de données pour la gestion des ressources naturelles en milieu aride 3 Laménagement et la gestion des ressources naturelles et lenvironnement pausent des nouveaux problèmes. Les moyens traditionnels sont insuffisants pour réunir et collecter les données nécessaires à la description fidèle de phénomène et de système complexe. Apparition de nouveaux outils et techniques informatiques puissantes et bien adaptés, de concepts et de méthodologies, capables de surmonter les difficultés en tenant compte de sa distribution spatiale et temporelle. Les bases de données et les Systèmes dInformation Géographique (SIG) sont très efficaces en tant quoutils de gestion et manipulation de données à références spatiale, danalyse et daide à la décision.

4 18/12/2009 Congrès International GeoTunis 2009 Conception et création dune base de données pour la gestion des ressources naturelles en milieu aride 4 1.La redondance et la dispersion des enregistrements, 2. 2.Formats multiples, 3. 3.Problèmes de mise à jour, 4. 4.La qualité de linformation (échelle, précision…), 5. 5.La disponibilité des données, 6. 6.Lanalyse et la manipulation des données, 7. 7.Gestion de lespace mémoire et stockage de données.

5 18/12/2009 Congrès International GeoTunis 2009 Conception et création dune base de données pour la gestion des ressources naturelles en milieu aride 5 1. Accès à l'information plus rapidement et facilement. 2. Minimisation de la place occupée sur le support. 3. Meilleure suivi, gestion et analyse des données 4. BD Interrogeable et mieux apte à répondre aux besoins. 5. Automatisation de certaines tâches répétitives. 6. Exploitation efficace (ajout, suppression, modification, etc.). 7. Avoir une BD structurée, organisée et manipulable par un SIG. Objectifs Outil daide à la décision.

6 18/12/2009 Congrès International GeoTunis 2009 Conception et création dune base de données pour la gestion des ressources naturelles en milieu aride 6 Détection et suivi de phénomène de la désertification Traitements des images satellite Applications antérieures

7 18/12/2009 Congrès International GeoTunis 2009 Conception et création dune base de données pour la gestion des ressources naturelles en milieu aride 7 Utilisation du drône (Pixy) pour lacquisition des images

8 18/12/2009 Congrès International GeoTunis 2009 Conception et création dune base de données pour la gestion des ressources naturelles en milieu aride 8 Développement dun Outil d'indexation et de recherche de l'information environnementale (MDweb) Suivi de déplacement de la Houbara dans les régions désertiques

9 18/12/2009 Congrès International GeoTunis 2009 Conception et création dune base de données pour la gestion des ressources naturelles en milieu aride 9 Schéma général dun SIG

10 18/12/2009 Congrès International GeoTunis 2009 Conception et création dune base de données pour la gestion des ressources naturelles en milieu aride 10 Classification et Validation Données alphanumériques Cartes existantesImages satellitesPhotographie aérienne Analyse et Traitement Cartes numériquesDonnées vectorielles Résultats et discussions Validation Conclusions Calages Simulations Ajustement des paramètres Base de donnée s Requêtes Édition SIG Requêtes Connexion Formulaires Modèles Hydrologiques ( SWAT,PATTERN et GR4J)

11 18/12/2009 Congrès International GeoTunis 2009 Conception et création dune base de données pour la gestion des ressources naturelles en milieu aride 11 Collecte des données Données cartographiques Scannage, calage et géoréférencement Numérisation et saisie des informations Classification et analyse Développement des applications Données alphanumériques Traitements Exploitations Etude et définition des besoins

12 18/12/2009 Congrès International GeoTunis 2009 Conception et création dune base de données pour la gestion des ressources naturelles en milieu aride 12 On se dispose des données sous différentes formes: On se dispose des données sous différentes formes: des cartes thématiques scannées, des photographies aériennes et des images satellitales, des données alphanumériques, des couches dinformations numériques. Ces données présentent les caractéristiques techniques suivantes: Problèmes relatifs aux systèmes de projection. Absences ou manque des attributs correspondant aux entités graphiques. Des cartes topographiques sont en format image (non géoréférencées). Les données climatiques sont répartie sous plusieurs format (.xls,.doc,.shp,...). Les tables attributaires contiennent un nombre important des informations. Enregistrement répétitif de la même information (redondance des données).

13 18/12/2009 Congrès International GeoTunis 2009 Conception et création dune base de données pour la gestion des ressources naturelles en milieu aride 13 Dans le but de suivre les activités de recherche on a besoins des informations stockées dans une base avec des critères spécifiques: Données structurées, Données non redondantes, Données cohérentes, Données accessibles, Indépendance des programmes et des données, Suivi et mise à jour des données, Sécurité des données stockées.

14 18/12/2009 Congrès International GeoTunis 2009 Conception et création dune base de données pour la gestion des ressources naturelles en milieu aride 14 Etapes de création de la base de données

15 18/12/2009 Congrès International GeoTunis 2009 Conception et création dune base de données pour la gestion des ressources naturelles en milieu aride 15 Dictionnaire de données Thème TypeCodeEntité Infrastructure PolylineNum_rteRoute PointCod_vilVille Occupation des solsPolygoneId_occOccupation Station de mesuresPointNum_StStation Hydrographie PolylineNom_ouedHydrographie PolygoneNom_nappeNappe Limites administrativesPolygone Nom_gouvGouvernorat Nom_delDélégation Aménagements PolygoneId_amgtAménagement PointId_ouvOuvrage PédologiePolygoneCod_pedPédologie GéologiePolygoneCod_geoGéologie Point deauPointCod_pePoint deau Bassin versantPolygoneNom_bvBassin versant CartesImageId_cartCarte BibliographieDocumentId_bibBibliographie

16 18/12/2009 Congrès International GeoTunis 2009 Conception et création dune base de données pour la gestion des ressources naturelles en milieu aride Le modèle conceptuel de données 2. 2.Le modèle logique de données 3. 3.Le modèle physique de données 4. 4.Les tables de la base de données et les relations entre eux 5. 5.Interrogation de la BD (requêtes) 6. 6.Création des formulaires

17 18/12/2009 Congrès International GeoTunis 2009 Conception et création dune base de données pour la gestion des ressources naturelles en milieu aride 17

18 18/12/2009 Congrès International GeoTunis 2009 Conception et création dune base de données pour la gestion des ressources naturelles en milieu aride 18 Exemples des relations : STATION (Num_st, Nom_st, X_st, Y_st, Z_st, Id_bv#, Id_cart#), BASSIN (Id_bv, Nom_bv, Surface_bv, Périmètre_bv),

19 18/12/2009 Congrès International GeoTunis 2009 Conception et création dune base de données pour la gestion des ressources naturelles en milieu aride 19

20 18/12/2009 Congrès International GeoTunis 2009 Conception et création dune base de données pour la gestion des ressources naturelles en milieu aride 20

21 18/12/2009 Congrès International GeoTunis 2009 Conception et création dune base de données pour la gestion des ressources naturelles en milieu aride 21 Requête pour afficher certaines données relatives à une station Graphique résultant de la requête

22 18/12/2009 Congrès International GeoTunis 2009 Conception et création dune base de données pour la gestion des ressources naturelles en milieu aride 22

23 18/12/2009 Congrès International GeoTunis 2009 Conception et création dune base de données pour la gestion des ressources naturelles en milieu aride 23 Formulaire : Stations de mesures Formulaire : Données de stations

24 18/12/2009 Congrès International GeoTunis 2009 Conception et création dune base de données pour la gestion des ressources naturelles en milieu aride 24 Récupération des Données attributaires Zone graphique Liste des fichiers SHP Affichage des coordonnées

25 18/12/2009 Congrès International GeoTunis 2009 Conception et création dune base de données pour la gestion des ressources naturelles en milieu aride 25 Modélisation hydrologique

26 18/12/2009 Congrès International GeoTunis 2009 Conception et création dune base de données pour la gestion des ressources naturelles en milieu aride 26 SWAT était développé pour prévoir limpact des aménagements des terres sur l'eau, les sédiments et les rendements chimiques agricoles (fertilisation chimique) dans des grands et complexes bassins versants avec des sols variables, couverture végétale variable et des conditions daménagements sur des longues périodes. Soil and Water Assessment Tool

27 18/12/2009 Congrès International GeoTunis 2009 Conception et création dune base de données pour la gestion des ressources naturelles en milieu aride 27 Accumulation du sol Circuit deau en sol Évaporation du sol Assimilation et transpiration des plantes Ecoulement latéral Percolation Irrigation Bilan deau dans le Réservoir Irrigation Évaporation Écoulement sortant Recharge Écoulement en chenal Irrigation Perte en sol Circuit vers le chenal suivant ou réservoir Précipitation Pluie Neige Ruissellement Infiltration Perte en sol Font de neige Couvert de neige Aquifère libre CaptageEclt de retourIrrigationRecharge Aquifère profond Irrigation Structure et fonctionnement du modèle SWAT du modèle SWAT

28 18/12/2009 Congrès International GeoTunis 2009 Conception et création dune base de données pour la gestion des ressources naturelles en milieu aride 28 Processus physiques à simuler

29 18/12/2009 Congrès International GeoTunis 2009 Conception et création dune base de données pour la gestion des ressources naturelles en milieu aride 29 Configuration du modèle Lunité spatiale de base de SWAT est lunité de réponse hydrologique HRU (Hydrologic Response Units) Une HRU se caractérise par une occupation du sol unique, un type de sol et de sous sol uniques et une topographie moyenne : cest la surface élémentaire de calcul.

30 18/12/2009 Congrès International GeoTunis 2009 Conception et création dune base de données pour la gestion des ressources naturelles en milieu aride 30 Précipitation B - Les principaux flux latéraux et verticaux Zone racinaire Infiltration/Absorption par la plante/ Rétention par le sol Ruissellement de surface Evaporation et Transpiration (Zone non saturée Écoulement lateral Percolation vers les nappes phréatiques Ecoulement de retour Nappes phréatique) Révap. à partir des nappes phréatiques Couche imperméable Nappes profondes Recharge vers les nappes profondes Ecoulement en dehors du BV

31 18/12/2009 Congrès International GeoTunis 2009 Conception et création dune base de données pour la gestion des ressources naturelles en milieu aride 31 E P interception En Pn-PsEs Pn Ps UH1 2 Q X1 X3 F(X2) Q1Q9 QdQr S R Perc Réservoir de Production Réservoir de Routage 2.X4X4 Pr Le modèle GR4J est un modèle empirique global qui permet de simuler le débit a 1'exutoire d'un bassin versant a partir des données de pluie et d'évaporation moyenne, C'est un modèle à quatre paramètres C'est un modèle à quatre paramètres P E,alors Pn = P – E et En = 0 P < E, alors Pn = 0 et En = E – P Pr = Perc + (Pn – Ps) Caractéristiques générales du modèle GR4J

32 18/12/2009 Congrès International GeoTunis 2009 Conception et création dune base de données pour la gestion des ressources naturelles en milieu aride 32 Caractéristiques générales du modèle GR4J SH1 et SH2 sont définies en fonction du temps Qd = max (0 ; Q1+F) Q = Qr + Qd UH1 (j) = SH1 (j) – SH1 (j-1) UH2 (j) = SH2 (j) – SH2 (j-1) E P interception En Pn-PsEs Pn Ps UH1 2 Q X1 X3 F(X2) Q1Q9 QdQr S R Perc Réservoir de Production Routage 2.X4X4 Pr

33 18/12/2009 Congrès International GeoTunis 2009 Conception et création dune base de données pour la gestion des ressources naturelles en milieu aride 33 Zone dÉtude Situation géographique et administrative Bassin versant Oum Zessar Gabès Médenine

34 18/12/2009 Congrès International GeoTunis 2009 Conception et création dune base de données pour la gestion des ressources naturelles en milieu aride 34

35 18/12/2009 Congrès International GeoTunis 2009 Conception et création dune base de données pour la gestion des ressources naturelles en milieu aride 35 La valeur de la dénivelée spécifique permet de classer le BV dOued Oum Zessar parmi les bassins à relief assez fort (100m

36 18/12/2009 Congrès International GeoTunis 2009 Conception et création dune base de données pour la gestion des ressources naturelles en milieu aride 36 Les caractéristiques climatiques La température : - La température moyenne maximale est de 37°C enregistrée au mois de Août, - La température moyenne minimale est de 8°C enregistrée au mois de Janvier, - Lamplitude thermique moyenne est élevée (12°C). - Lamplitude thermique moyenne est élevée (12°C). La pluviométrie : La zone détude se distingue par deux régions pluviométriques : - La région amont, constituée par les délégations du Béni Khedache et Médenine Nord, qui est la plus arrosée et où la pluviométrie moyenne annuelle varie de 170 à 235 mm. - La région amont, constituée par les délégations du Béni Khedache et Médenine Nord, qui est la plus arrosée et où la pluviométrie moyenne annuelle varie de 170 à 235 mm. - La région avale, constituée par la délégation de sidi Makhlouf qui est la moins arrosée et où la pluviométrie moyenne annuelle est inférieure à 160 mm. - La région avale, constituée par la délégation de sidi Makhlouf qui est la moins arrosée et où la pluviométrie moyenne annuelle est inférieure à 160 mm. Évapotranspiration potentielle Lévapotranspiration potentielle (ETP) est très importante, elle atteint 1540 mm dans la région de Médenine. Lévapotranspiration potentielle (ETP) est très importante, elle atteint 1540 mm dans la région de Médenine. Régime du vent La région est assez ventée. Les vents actifs (v > 3m/s) représentent 44%

37 18/12/2009 Congrès International GeoTunis 2009 Conception et création dune base de données pour la gestion des ressources naturelles en milieu aride 37 Répartition des stations dacquisition des données dans la zone détude

38 18/12/2009 Congrès International GeoTunis 2009 Conception et création dune base de données pour la gestion des ressources naturelles en milieu aride 38 Les aménagements CES dans le bassin versant doued Oum Zessar Les terrasses Les jessour Les tabias Les ouvrages de recharge Les Seuils en pierres sèches Les ouvrages dépandage des eaux de crues Les puits filtrants Techniques de conservation des eaux et des sols

39 18/12/2009 Congrès International GeoTunis 2009 Conception et création dune base de données pour la gestion des ressources naturelles en milieu aride 39 Les aménagements CES dans le bassin versant doued Oum Zessar

40 18/12/2009 Congrès International GeoTunis 2009 Conception et création dune base de données pour la gestion des ressources naturelles en milieu aride 40 RESULTATS ET DISCUSSIONS

41 18/12/2009 Congrès International GeoTunis 2009 Conception et création dune base de données pour la gestion des ressources naturelles en milieu aride Application du modèle SWAT simulation des ruissellements (SC0 et SC1) durant la période SC0: sans aménagement, SC1: avec aménagements En présence des aménagements CES, la lame deau ruisselée est très faible par rapport à la lame deau précipitée, les ouvrages hydraulique sont capables de retenir la quasi-totalité de la quantité deau précipitée.

42 18/12/2009 Congrès International GeoTunis 2009 Conception et création dune base de données pour la gestion des ressources naturelles en milieu aride 42 Lévaluation de lécoulement sortant au niveau du B.V ne peut être bien saisie quen ayant bien traité limpact des ouvrages en gabion sur trois niveaux lamont, le milieu et laval du B.V. La partie amont du B.V nest pas occupée par les ouvrages en gabion ce qui explique des résultats identiques dans les deux scénarios daménagement. La majorité des ouvrages en gabion est implantée au milieu du B.V. Ceci est traduit par une différence entre les débits de lécoulement sortant avec et sans ouvrages en gabion.

43 18/12/2009 Congrès International GeoTunis 2009 Conception et création dune base de données pour la gestion des ressources naturelles en milieu aride Application du modèle GR4J Débit généré par GR4J (période de simulation ) La valeur moyenne annuelle de ruissellement correspond à 13% de la pluviométrie annuelle.

44 18/12/2009 Congrès International GeoTunis 2009 Conception et création dune base de données pour la gestion des ressources naturelles en milieu aride Étude comparative Débits générés par SWAT et GR4J (sans aménagements) Le débit simulé par le modèle SWAT représente 15% de la pluviométrie moyenne annuelle alors que celui généré par le modèle GR4J ne constitue quun pourcentage de 13%.

45 18/12/2009 Congrès International GeoTunis 2009 Conception et création dune base de données pour la gestion des ressources naturelles en milieu aride 45 Débits générés par SWAT et GR4J (avec aménagements) les débits générés par le modèle SWAT sont très faible. En effet, les ouvrages hydrauliques ralentissent lécoulement et favorisent linfiltration, ainsi la quasi-totalité des débits est freiné dans la partie amont. Le modèle GR4J ne tient pas compte de distribution spatiale des aménagements, il présente des valeurs de ruissellement importantes à laval, et par conséquent le débit est surestimé dans certains cas.

46 18/12/2009 Congrès International GeoTunis 2009 Conception et création dune base de données pour la gestion des ressources naturelles en milieu aride 46 Lanalyse comparative des débits, basée sur lapplication de deux modèles hydrologiques SWAT et GR4J au niveau de bassin versant doued Oum Zessar, a montré une forte similitude en terme de réponse hydrologique dans le cas dabsence des aménagements. Cette similitude devient de plus en plus faible en présences des techniques daménagements et les résultats sont sensiblement différents.

47 18/12/2009 Congrès International GeoTunis 2009 Conception et création dune base de données pour la gestion des ressources naturelles en milieu aride 47 Serveur cartographique de lIRA

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51 18/12/2009 Congrès International GeoTunis 2009 Conception et création dune base de données pour la gestion des ressources naturelles en milieu aride 51 Une base de données structurée, organisée et mise à jour constitue un point dappuis pour tout plan daménagement. Une base de données structurée, organisée et mise à jour constitue un point dappuis pour tout plan daménagement. La précision de définition des besoins ne fait quaméliorer la qualité de la base de données La précision de définition des besoins ne fait quaméliorer la qualité de la base de données Afin datteindre ses objectifs, les projets de gestion de ressources naturelles et lutte contre la désertification est entre autres nécessitent un ensemble de données précises et fiables. Afin datteindre ses objectifs, les projets de gestion de ressources naturelles et lutte contre la désertification est entre autres nécessitent un ensemble de données précises et fiables. Ce travail constituera un nouvel outil danalyse et daide à la décision pouvant contribuer à une meilleure gestion des ressources naturelles en milieu aride Ce travail constituera un nouvel outil danalyse et daide à la décision pouvant contribuer à une meilleure gestion des ressources naturelles en milieu aride

52 18/12/2009 Congrès International GeoTunis 2009 Conception et création dune base de données pour la gestion des ressources naturelles en milieu aride 52 La base de données peut être améliorée par des données de différentes sources en particulier les observatoires des zones arides (OZAD) et la carte agricole. La base de données peut être améliorée par des données de différentes sources en particulier les observatoires des zones arides (OZAD) et la carte agricole. Elle sera intégrée dans la mise en œuvre des projets : WebGis, MELIA, DESIRE et DESURVEY. Elle sera intégrée dans la mise en œuvre des projets : WebGis, MELIA, DESIRE et DESURVEY. Il sera utile de limiter laccès à plusieurs niveaux : unité de TD et de SIG, laboratoire dérémologie et LCD, IRA, utilisation externe (Web)… Il sera utile de limiter laccès à plusieurs niveaux : unité de TD et de SIG, laboratoire dérémologie et LCD, IRA, utilisation externe (Web)…

53 18/12/2009 Congrès International GeoTunis 2009 Conception et création dune base de données pour la gestion des ressources naturelles en milieu aride 53 شكراً Merci pour votre attention Thank You Mongi BEN


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