Application des logiciels SIG et WMS pour la connaissance de la ressource en eau dans un bassin versant non jaugé Zine El Abidine Boukhrissa, Khanchoul K. et Majour H. Faculté des Sciences de la Terre Université d’Annaba

Introduction La connaissance des débits des crues est nécessaire pour la conception des aménagements des cours d’eau, le dimensionnement des ouvrages de franchissement, la protection des zones urbaines et rurales. Cependant, nous constatons dans la plupart du temps qu’il existe des bassins versants non contrôlés par une station de jaugeage d’où le problème de l’estimation des ressources en eau. L’objectif de ce travail vise à estimer les volumes d’eau de surface dans deux bassins versants des oueds Mellah et Bougous. L’un est doté d’une station de jaugeage, utilisé comme bassin de référence pour valider le modèle pluie–débit à partir du WMS (Watershed Modeling System) et l’autre, non jaugé, pour estimer la ressource en eau.

Suite au réaménagement du barrage Mexenna (Wilaya d'El Tarf), l'Agence Nationale des Barrages prévoit de lancer la construction d'un barrage sur l'Oued Bougous, situé à l'amont de Mexenna, dans le but de compenser la réduction de la capacité de ce dernier. La méthode du modèle utilise différents types d’informations reliées à l’occupation du sol, Hydrologic Soil Group (USGS) et la distribution des précipitations.

Description de la zone d’étude Le bassin versant de l’Oued Mellah (551 km²). Les sols du bassin sont constitués par des sols calcaires, des sols bruns et des sols bruns calcaires. La surface du sous-bassin de l’Oued Bougous prévue pour la construction du barrage est égale à 236 km². Le type de sol dominant dans le bassin est représenté par les sols bruns (surfaces argilo-gréseuses). Barrage Mexenna Barrage Bougous 1- BV Oued Mellah 2- BV Oued Bougous

Les deux bassins appartiennent au climat tempéré humide de type méditerranéen, avec une précipitation moyenne annuelle de 707 mm à l’Oued Mellah et 740 mm à l’Oued Bougous. Pentes (Arcview) Pentes > 10% Mellah avec 45% et Bougous avec 42% de leurs superficies Pmoy = 19% Pmoy = 17% Od Mellah : Dd = 4,53 km-1 Od Bougous : Dd = 3,22 km-1

Méthodes L’utilisation de l’image ASTER (résolution 15m) et la classification de cette dernière à l’aide du logiciel ERDAS a permis de réaliser la carte de l’occupation du sol du bassin de Mellah. Forêt = 39% Maquis = 42% Forêt, maquis 42% Pour le bassin de l’Oued Bougous, l’image a été directement extraite de Google Earth (IKONOS : résolution 1 m). Le bassin est ensuite digitalisé à l’aide d’ArcGIS .

Pour concrètiser la mèthodologie du modèle adoptée nous avons besoin de plusieurs paramètres qui vont intervenir directement dans la réalisation de notre projet Données Satellitaires Logiciel WMS Données pluviométriques Image Satellitaire MNT Topaz SIG Modèles Hydro Carte d’occupation du sol composée de thèmes Création de la carte de type de sol et sa table d’attributs avec Arcview Délimitation du bassin versant et détermination des paramètres morphometriques Choix du modèle HEC-1 Chargement des cartes d’occupation du sol et de type de sol avec leurs tables d’attributs Croisement des deux couches Estimation des Crues (Débit et Volume)

Avant d’entamer le travail sur WMS pour estimer l’écoulement, nous devons établir les tables des attributs de l’occupation du sol et des types de sol avec ArcGis. 1- création de la table des attributs de chaque thème, comme exemple on a le thème forêt : Shape Area (Ha) Perimeter ID Land use (LUCODE) polygon 42 Soil type (MUID) B 2- concernant la 5ème colonne, on a utilisé USGS land use classification and Land Cover Classification System (codes) avec forêt = 42; parcours = 31; maquis = 32; maquis+parcours = 33; cultures = 21; terrain nu = 77,……….. Pour le sol (soil types), on a utilisé Hydrologic Soil Group Descriptions avec A, B, C, D B et C (bassins étudiés).

Application du modèle hydrologique (détermination du CN) WMS SIG TOPAZ Chargement des cartes d’occupation du sol et de type de sol avec leurs tables d’attributs MNT Jointure de la table des attributs occupation du sol avec la table des attibuts (SCS) (SCS land.dbf) Jointure de la table des attributs type de sol avec la table des attibuts (SCS) (SCS statsgoc.dbf) Croisement des deux couches CN = 71,50 BV Oued Mellah CN = 82,3 BV Oued Bougous (au site du barrage). Topographie du bassin versant Curve Number

Après la simulation à l’aide du WMS, on estime le volume d’eau: Des crues ont été choisies pour simulation et la distribution des pluies de type I-24 heures a été adoptée. Après la simulation à l’aide du WMS, on estime le volume d’eau: Q: ruissellement (mm) S: rétention potentielle maximale après que le ruissellement commence (mm) Qv (m3) = 10 x Q x A ; A: superficie du bassin (ha)

Discussion des résultats Simulation du modèle (choix de crues) La crue du 6-7/03/1980 a un volume mesuré de 3,35x106 m3 et un volume simulé de 3,45x106 m3. Hydrogramme simulé Hydrogramme Q mesurés

La crue du 1-2/04/1982 a donné un volume calculé égal à 1,43x106 m3 et un volume simulé de 1,42x106 m3 Dans les deux cas le modèle a donné une surestimation de 2,76% (crue de 1980) et une sous-estimation de 0,77% (crue de 1982). L'application du modèle Hec-1 et la méthode du SCS (curve number) ont fourni des résultats satisfaisants où les valeurs des débits estimées sont proches des valeurs mesurées.

BV Oued Mellah: le volume moyen annuel calculé (période 1975/76-1998/99) est estimé à 104,24 Hm3 et le volume moyen estimé à partir du modèle WMS est égal à 100,18 Hm3, soit une sous-estimation de 3,89%. BV Oued Bougous (non jaugé): La transformation des lames d’eau en volumes (1975/76-2000/01) a donné un volume moyen annuel de 37,29 Hm3, Q = 1,19 m3/s.

Conclusion Cette étude a été orientée vers un modèle paramétrique pluie-débit (modèle Hec-1), qui demande la détermination d'un potentiel de ruissellement conduisant, à l'estimation des valeurs de débits et volumes d'écoulement du sous-bassin de l’Oued Bougous, emplacement du nouveau barrage en construction. Le bassin de l’Oued Mellah a été utilisé pour la simulation de l’écoulement en appliquant le modèle WMS. Dans cette étude, nous avons associé au modèle Hec-1 un paramètre numérique de ruissellement (CN, de la méthode SCS), et une fonction de distribution des pluies permettant la simulation des crues. Les résultats obtenus de simulation des crues et des volumes d’eau de l’Oued Mellah sont estimés satisfaisants. Le modèle WMS peut être utilisé pour estimer les ressources en eau des bassins non jaugés.

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