Apport d’une caracte´risation du re´seau hydrographique...

Apport d’une caracterisationdu reseau hydrographiquesur la forme des cruesa l’echelle d’un petit bassin-versanten zone semi-aride

Taoufik Hermassi1Jean-Marie Lamachère2Slah Nasri1Hamadi Habaieb3

1 Institut national de recherche en génie rural,eaux et forêtBP 102080 ArianaTunisie<[email protected]><[email protected]>2 Institut de recherche pour le développementRabat15, rue Abou-DerrBP 896710000 Rabat-AgdalMaroc<[email protected]>3 Institut national agronomique de Tunisie43, avenue Charles-Nicolle1082 Tunis-MahrajèneTunisie<[email protected]>

Tirés à part : T. Hermassi

RésuméCet article a pour but d’apprécier l’impact d’une prise en compte du réseau hydro-graphique dans la définition des crues reconstituées par un modèle hydrologique àbase physique en zone semi-aride. Pour ce faire, sur le petit bassin-versant cultivé deFidh-Ali, localisé au centre de la Tunisie, nous avons mis en œuvre un modèle utili-sant l’équation de Green et Ampt comme fonction de production, bien adaptée auxconditions de ruissellement et d’infiltration en zone semi-aride, et l’équation del’onde cinématique comme fonction de transfert. Le modèle utilisé permet le décou-page du bassin-versant en panneaux trapézoïdaux hydrologiquement homogènes.Afin d’améliorer la reconstitution des crues, nous avons individualisé les cheminsde l’eau en panneaux rectangulaires ayant les principales caractéristiques topogra-phiques du lit de l’oued Fidh-Ali et de ses principaux affluents. Le calage et la vali-dation du modèle hydrologique ont été réalisés pour des conditions d’états de sur-face des sols favorables au ruissellement, avant les labours d’automne. Un modèlede bilan hydrique a permis de déterminer l’humidité initiale des sols avant chaqueaverse. La prise en compte du réseau hydrographique, par une représentation sim-plifiée dans un modèle à base physique semi-distribué tel que le modèle « abc »,permet finalement, sur la base d’un calage du débit maximum de crue, d’améliorerle critère de Nash de 0,8 à 0,95 et de 30 % l’estimation du volume ruisselé. Le gainest donc significatif, malgré les autres sources d’imprécision liées à la connaissancede la répartition spatiale des pluies et à l’estimation du débit maximal observé,connu avec une précision de 5 % sur le bassin-versant de Fidh-Ali.Mots cles : modélisation hydrologique, réseau hydrographique, zone semi-aride.

AbstractContribution of hydrographic network characterization on flow forms at the smallcatchment area scale in a semiarid zone

The purpose of this article is to assess the impact of the hydrographic network onsimulated flows using a distributed physical hydrological model in a semi-aridzone. For this work, we implemented a hydrological model on the small-cultivatedcatchment area of Fidh-Ali located in the central part of Tunisia. We used theGreen and Ampt equation as a production function as it is well adapted to runoffand infiltration conditions in a semi-arid zone and the kinematic wave equation asa transfer function. The model makes it possible to separate the catchment area intohomogeneous hydrological trapezoidal panels. In order to improve flow simulation,

doi:10.1684/sec.2009.0165

Article de recherche

Sécheresse 2009 ; 20 (1) : 66-77

66 Sécheresse vol. 20, n° 1, janvier-février-mars 2009

we individualized the watercourses in rectangular panels with the principal topogra-phic characteristics of the Fidh-Ali wadi streambed and its principal effluents. Thecalibration and validation of the hydrological model were carried out for soil surfaceconditions favourable to runoff before autumn ploughing. A water balance modelmakes it possible to determine the initial soil moisture before each period of rainfall.Taking the hydrographic network into consideration through a simplified representa-tion in a physical semi distributed model such as the "abc" model based on calibra-tion of maximum discharge improves the Nash criterion from 0.8 to 0.95 and theestimation of runoff volume by 30%. The profit is thus significant, in spite of theother sources of inaccuracy relative to the limited knowledge of rainfall space distri-bution and the estimation of the observed maximum discharge, known with 5%accuracy for the Fidh-Ali catchment area.Key words: hydrographic network, hydrological modeling, semi-arid zone.

L’ objectif de cet article est d’analyserl’impact d’une prise en compte duréseau hydrographique dans la

définition des crues simulées par unmodèle hydrologique à base physiquepour un petit bassin-versant d’une régionsemi-aride. La reconstitution des crues àl’exutoire de petits bassins-versants est, eneffet, utile au dimensionnement des ouvra-ges collinaires, en particulier pour la pro-tection de ces ouvrages contre les fortescrues [1]. Cette reconstitution nécessitel’utilisation de la modélisation hydro-logique et la connaissance des caractéris-tiques hydrodynamiques des sols, lesquel-les sont déterminées par la nature des solset leurs états de surface, qui varient enfonction de l’occupation des sols, des tra-vaux agricoles et de la croissance de lavégétation [2, 3]. Le réseau hydro-graphique étant par ailleurs l’une descaractéristiques les plus visibles et les plusimportantes du bassin-versant, une meil-leure connaissance des caractéristiqueshydrauliques du cours d’eau devrait doncpermettre de mieux simuler les écoulementsen améliorant la définition des hydrogram-mes reconstitués par la modélisation [4].D’après Sharma et Murthy [5], les versantscontrôlent en zone aride la fonction de pro-duction et la genèse du ruissellement, alorsque le réseau hydrographique contrôle lafonction de transfert. Plusieurs modèleshydrologiques distribués, tels queCELMOD [6], TOPMODEL [7] et KINEROS[8] appartenant à des écoles hydrologi-ques diverses, ont été développés poursimuler les mécanismes complexes ducheminement de l’eau sur un bassin-versant lors des crues. Les modèles spatia-lisés à base physique présentent un avan-tage majeur sur les autres modèles, en rai-son du caractère universel des équationsutilisées et du fait que les paramètresphysiques sont moins dépendants de lastructure du modèle et de la calibration.Sur le bassin-versant de Fidh-Ali, en zonesemi-aride tunisienne, les processus deruissellement sont de type Hortonien [9],

c’est-à-dire que le ruissellement dépendde l’intensité des pluies et de la capacitéd’infiltration des sols, ceux-ci n’étantjamais saturés par remontée du niveaudes nappes. Dans ces conditions, il n’estpas possible d’utiliser des modèles telsque TOPMODEL, plus adapté aux zonestempérées, mais il est possible d’utiliserdes modèles ayant comme fonction de pro-duction l’équation de Green et Ampt(1911) [10] ou ses dérivés. Dans ce quisuit, pour reconstituer les crues du bassin-versant de Fidh-Ali, nous utiliserons donc lemodèle « abc » [11], très similaire aumodèle KINEROS. C’est un modèle àbase physique semi-distribué, ayantcomme fonction de production l’équationde Green et Ampt et comme fonction detransfert l’équation de l’onde cinématique.Dans ce modèle, la représentation dumilieu s’effectue par un découpage dubassin-versant en panneaux trapézoïdauxhydrologiquement homogènes, puis enindividualisant dans ce découpage leréseau hydrographique par des panneauxrectangulaires ayant les principalescaractéristiques topographiques du lit del’oued Fidh-Ali et de ses principauxaffluents.Pour simplifier le calage et la validation dumodèle, nous utiliserons des crues dudébut de la saison des pluies (septembreà octobre), après deux mois de saisonsèche et chaude, avant que les travauxculturaux aient modifié le comportementdes parcelles cultivées et que le couvertvégétal, par son développement, aitmodifié le comportement des sols. Pourcaractériser le comportement des sols àl’infiltration, nous utiliserons les résultatsobtenus sous simulations de pluies àl’échelle du mètre carré [12, 13].Cet article commence par une descriptiondu bassin-versant de Fidh-Ali et la présen-tation des données utilisées : simulationsde pluies à l’échelle du mètre carré etcrues à l’échelle du bassin-versant. Il sepoursuit par la présentation du modèle« abc » et de la méthode utilisée pour son

application aux échelles du mètre carré etdu bassin-versant. Il se termine par l’exposéet la discussion des résultats obtenus dansla caractérisation hydrodynamique des solspour une situation favorable au ruisselle-ment et dans la définition de l’hydro-gramme de crue par la prise en comptedu réseau hydrographique.

Site etudie et mesures

Bassin-versant de Fidh-Ali

Le bassin-versant de Fidh-Ali est situé àenviron 15 km au nord de la délégationde Haffouz dans le gouvernorat deKairouan, au centre de la Tunisie (figure 1).Sa superficie est de 212 hectares.Le cours d’eau principal, bien encaissédans un substratum marneux, vientalimenter l’oued Merguellil sur sa rivedroite, environ 20 km en amont du bar-rage d’El Haouareb. Une retenue colli-naire, dont la capacité initiale était de134 700 m3 en 1991, a été créée à l’exu-toire de ce bassin. Un dispositif d’enregis-trement automatique des hauteurs du pland’eau et des chutes de pluies a été installé,sur la digue de cette retenue, en janvier1993. Des relevés bathymétriques ettopographiques ont été effectués périodi-quement, tous les deux à trois ans, pouractualiser les barèmes d’étalonnage decette retenue.La lithologie du bassin-versant est composéeessentiellement de formations marno-gypseuses avec des bancs calcaires luma-chelliques. Les sols sont calcimagnésiquesbrun calcaires, vertiques sur marnesgypseuses ou modaux sur calcairesmarneux (figure 2).Le bassin-versant est occupé pour 48 % deterres agricoles cultivées et pour 52 % deparcours dégradés (figure 3). Le bassin-versant, comme tous ceux de la zonesemi-aride, est caractérisé par des rota-tions culturales alternant cultures céréaliè-res et jachères ; d’une année à l’autre,

Sécheresse vol. 20, n° 1, janvier-février-mars 2009 67

environ 30 % de la superficie du bassin estcultivée. Le travail du sol consiste en unlabour à la charrue à disques et, éventu-ellement, en un passage croisé d’un culti-vateur avant les semis.

Reseau hydrographiquedu bassin-versant de Fidh-Ali

Pour la caractérisation du réseau hydro-graphique du bassin-versant de Fidh-Ali,

nous avons réalisé des nivellements topo-graphiques au tachéomètre laser, endécoupant les principaux cours d’eau entronçons homogènes nivelés par plusieursprofils en travers (210 profils en travers) et

Tunis

N

0 50 100 km

Bassin-versantFidh-Ali

KairouanKairouan

Figure 1. Localisation du bassin-versant de Fidh-Ali.


un profil en long pour chacun des quatreprincipaux tronçons. Afin de restituer aumieux la géométrie réelle des tronçons, lenivellement a été réalisé avec un minimumde cinq points sur chaque profil en travers(axe, limites basses et hautes des talus) etautant de points que nécessaire surchaque profil en long, afin de caractériserles variations des pentes longitudinales, lesressauts, les chutes et les changements dedirection. À partir de ce nivellement, onpeut déterminer les caractéristiquessuivantes : largeur du lit mineur del’oued, largeur du lit majeur, profondeursdes lits, pentes des berges, pentes longitu-dinales du lit. Ces caractéristiques ont étédéterminées à partir d’une présentationdes données sous la forme de tracés enplan, de profils en long et de profils entravers réalisés par des logiciels spécia-

lisés comme le logiciel COVADIS 2000[14].Pour la mise en œuvre du modèle « abc »,nous utiliserons pour chaque tronçon lapente moyenne du tronçon et la largeurmoyenne du lit majeur correspondant auxplus hautes eaux.

Observations hydrologiquesa l’echelle du bassin-versantet choix des crues

Les observations pluviométriques et hydro-métriques ont commencé, en janvier 1993,sur le lac de Fidh-Ali [15], et elles ont étéarrêtées en novembre 2004, en raison deson envasement. Un pluviographe a étéinstallé à l’exutoire du bassin, sur ladigue du barrage (figure 3). Jusqu’en sep-tembre 2001, un autre pluviographe était

installé à la limite nord du bassin. La pluvio-métrie moyenne annuelle au barrage deFidh-Ali est de l’ordre de 327 mm sur lapériode 1993-2004.Sur la période 1993-2004, nous disposonsd’environ 30 crues dont seulement 11dépassent un volume ruisselé de10 000 m3, soit 5 mm de lame ruisselée.La figure 4 présente les relations entre leslames ruisselées sur le bassin-versant deFidh-Ali et les hauteurs des pluiescorrespondant aux averses ayant engendréces crues.La figure 4 montre que les plus fortes cruespeuvent être alignées sur une droite de ruis-sellement maximal dont l’équation est lasuivante : Lr = 0,62 (P-1), où Lr est lalame ruisselée et P la hauteur pluvio-métrique de l’averse. Cette droite de ruis-sellement maximal correspond à des aver-

0 500 m

Sites de simulations de pluies

N

Réseau hydrographique

Lac collinaireUnités de sols (CPCS)Peu évolués lithosoliques sur calcairesCalcimagnésiques bruns calciquesCalcimagnésiques bruns gypseuxJuxtaposition en équivalenceJuxtaposition avec dominance bruns gypseux

Figure 2. Carte des types de sols du bassin-versant de Fidh-Ali [12].


ses automnales à forte intensité tombantsur des sols encroûtés et bien humectéspar des averses antérieures.Pour le calage et la validation des para-mètres du modèle « abc », nous avonschoisi les averses du 6 octobre 1998 etdu 29 septembre 2001, survenant audébut de l’automne. Elles sont de forte inten-sité – respectivement 62 et 102 mm/h en15 min – et de courte durée – 15 min pourla première et 20 min pour la seconde. Audébut de l’automne, les sols de la zonesemi-aride tunisienne ont, en effet, un faiblecouvert végétal et une faible rugosité,créant des conditions d’état de surface dessols favorables au ruissellement. L’indiced’antériorité des pluies de Kohler et Linsley[16], pour ces deux averses, est égal à6 mm pour la première averse, à 0,8 mm

pour la seconde. Le sol est donc nettementplus sec pour l’averse du 29 septembre2001, en revanche, l’intensité de pluie estnettement plus forte. Ces averses n’ont pasgénéré de déversement au barrage de Fidh-Ali, la précision dans l’estimation des volu-mes et des débits ne dépend donc que de laprécision dans l’estimation des volumesstockés, laquelle peut être estimée del’ordre de 5 %, alors que la précisiondans l’estimation des débits déversés estde l’ordre de 20 %.

Observations hydropedologiquesa l’echelle du metre carreLa simulation de pluie permet d’analyserfinement les processus de ruissellement etd’infiltration sous des conditions contrôléesd’intensité des pluies, d’état de surface et

d’humectation des sols [2, 17]. Des obser-vations hydropédologiques ont été effec-tuées sur le bassin-versant de Fidh-Ali, àl’échelle du mètre carré, sous la forme desimulations de pluies. Une première cam-pagne de simulations a été réalisée [12]entre le 25 mars et le 10 avril 1999 surles deux principaux types de sols dubassin-versant : les sols bruns gypseux etles sols bruns calcaires, qui correspondentaux deux sites localisés sur la figure 2 (siteA pour les sols bruns gypseux, site B pourles sols bruns calcaires). Sur chaque site,trois placettes de 1 m2 ont étésélectionnées sur les parcelles cultivéescouvertes par du blé, avec un taux derecouvrement végétal de 30 à 40 % ; uneplacette a été sélectionnée sur les jachèresdes sols bruns gypseux avec un taux de

0 500 m

N

Réseau hydrographique

Retenue du lac Occupation des terres 2005-2006

Parcelle cultivée

Parcelle en jachère

Parcours

Pluviographe

Limnigraphe

Figure 3. Occupation des terres du bassin-versant de Fidh-Ali au cours de l’année 2005-2006.


recouvrement végétal herbacé de 35 %.Ces taux de recouvrement végétal corres-pondent aux taux maximaux de l’année1998-1999 qui peut être considéréecomme une année à pluviométrie légère-ment déficitaire (300 mm) par rapport àla moyenne (327 mm), avec des pluieslocalisées au début de l’automne et vers lami-janvier. Les pluies hivernales étant peufavorables au développement de la végé-tation herbacée, la répartition des pluiesau cours de l’année 1998-1999 a été plu-tôt défavorable au développement descultures et peu favorable au développe-ment de la végétation naturelle.Pour la première campagne, les protocolespluviométriques expérimentaux des simula-tions de pluies ont été standardisés confor-mément au descriptif du tableau 1.Une seconde campagne de simulations depluies a été réalisée en avril 1999 exclusi-

vement sur les sols bruns gypseux, sur cultu-res et jachères [13], avec un protocolepluviométrique comprenant une premièreintensité de 30 à 32 mm/h pendant uneheure et une seconde intensité de 40 à42 mm/h pendant quatre heures. Ce proto-cole spécifique a été appliqué pour testerle comportement des sols bruns gypseux àdes averses exceptionnellement longues.Pour chaque placette, quel que soit leprotocole, un étalonnage des intensitésde pluie est réalisé, permettant de connaî-tre, avec une excellente précision, les inten-sités de pluie simulées. Les ruissellementssont observés par l’enregistrement des hau-teurs d’eau dans une cuve de section100 cm2 avec une précision de 1 cm quicorrespond à une lame ruisselée égale audixième de millimètre. La figure 5 présenteles résultats obtenus sur la placette FDA1,sur sols bruns gypseux cultivés.

Modele hydrologique « abc »et sa parametrisation

Modele hydrologique « abc »

Le modèle hydrologique « abc » est unmodèle physique semi-distribué développéen 1996 par Ana Maia, Bernard Cappe-laere et Christophe Peugeot [11]. Ce modèleest dérivé du modèle r.water.fea [18]. Il uti-lise, au niveau de chaque panneau, l’équa-tion de Green et Ampt comme fonction deproduction et l’équation de l’onde ciné-matique comme fonction de transfert pourmodéliser le ruissellement et reconstituerl’hydrogramme de crue à l’exutoire de lasurface drainée. Dans sa version initiale, lemodèle « abc » représente le bassin-versantpar un découpage de la surface drainée enpanneaux trapézoïdaux uniformes. L’inten-sité de pluie, au pas de temps de la minute,constitue une des principales variablesd’entrée du modèle.Les paramètres de la fonction de pro-duction sont ceux de l’équation de Greenet Ampt :

iðtÞ ¼ Ksþ Ks ðh� hfÞð θ s� θ iÞ=IðtÞOù i(t) est la vitesse d’infiltration à l’instantt, Ks la conductivité hydraulique à satu-ration, θi l’humidité initiale du sol au-dessous du front d’humectation, θs l’humi-dité à saturation, h0 la charge de pressionen surface, hf la charge de pression aufront d’humectation, et I(t) la lame infiltréeà l’instant t depuis le début de l’averse.Les paramètres de la fonction de transfertdu modèle « abc » sont pour chaque unitémorphologique du bassin-versant (chaquepanneau) : la pente (p), la rugosité hydrau-lique moyenne (n), la longueur (L) et lasurface (S).L’équation de l’onde cinématique estrésolue à partir d’une formulation simplede la condition initiale et de la conditionà la limite supérieure. En condition initiale,la hauteur d’eau est supposée uniforme audébut de chaque pas de temps. Elle estcalculée par la moyenne spatiale du profilde hauteur d’eau sur la portion de versantconsidérée. La condition à la limite supé-rieure est une condition de flux nul. Onsuppose que l’unité de versant u estalimentée en eau par l’unité u-1, située enamont. Le volume d’eau reçu par l’unité u(panneau) pendant le pas de temps Δt estréparti instantanément au début du pas detemps sous la forme d’une lame d’eau uni-forme qui s’ajoute à celle de la conditioninitiale.

Determination de l’humidite initialedes sols (i)

Pour déterminer l’humidité initiale des sols(θi) avant les crues ou avant les averses

0,000,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

40,00

P (mm)

Lr (mm)

6/1029/9

Lr = 0,62*(P-1)

Lr = 0,32*(P-25)

Figure 4. Variation de la lame ruisselée (Lr) en fonction de la pluie (P).6 octobre et 29 septembre indiquent les dates des crues.

Tableau I. Protocole pluviometrique des simulations de pluies sur le bassin-versant de Fidh-Ali.

Typed’averse

Duree entre aversesen heures

Duree de l’intensiteen minutes

Intensite de pluieen mm/h

Periode de retour de l’intensitede pluie en annees

P1 20 30 a 32 6

15 40 a 42 7

15 60 a 62 12

10 85 a 90 16

10 120 a 150 18

P2 24 20 30 a 32 6

15 40 a 42 7

15 60 a 62 12

P3 0,5 10 85 a 90 18


expérimentales des simulations de pluies, ilnous est apparu indispensable d’utiliser unmodèle de bilan hydrique superficiel per-mettant de calculer l’humidité initiale à par-tir des chutes de pluies, de l’évapotranspi-ration potentielle et d’une connaissancesommaire du fonctionnement hydriquedes sols, en particulier du déstockage deshorizons superficiels en relation avec leurscapacités de drainage et avec le dévelop-pement du couvert végétal [19].Le modèle développé est un modèle àréservoir relativement simple, fondé sur lecalcul à l’échelle journalière de l’évolutiondu stock d’eau d’une couche de sol enfonction de la pluviométrie, de la demandeclimatique et de la capacité de rétention eneau du sol.Le modèle fonctionne sur la récurrencejournalière de la relation de l’équationsuivante :

RHj ¼ RHj−1 þ ðPj � RjÞ−ETRj � Djþ Δ zhj

Avec :– RHj : réserve hydrique du sol du jour j (findu jour j) ;– RHj–1 : réserve hydrique du sol le jour j–1 ;– Pj : précipitations du jour j ;– ETRj : évapotranspiration de la culturependant le jour j ;– Dj : drainage du sol pendant le jour j ;– Rj : ruissellement ou irrigation pendant lejour j ;– Δzhj : réserve hydrique supplémentairedu sol correspondant à la croissance raci-naire de la culture pendant la période Δj.

Dans ce modèle, le sol est considérécomme un seul réservoir caractérisé parun minimum et un maximum de sa capacitéde stockage qui correspondent, pour leminimum, à l’eau résiduelle et, pour lemaximum, à la saturation du sol. Le stockhydrique d’un sol au jour j est fonction desapports (lame d’eau infiltrée) et du stockhydrique au jour j–1, auquel on soustraitles pertes par évapotranspiration et drai-

nage, cette perte journalière étant affectéeà tout le réservoir sol.

A l’echelle du metre carre

Pour déterminer la conductivité hydrau-lique à saturation Ks et la poussée capil-laire (h0 – hf) à partir du produit Ks(h0 – hf) (θs – θi) de l’équation de Greenet Ampt, nous avons utilisé les résultatsdes simulations de pluies. En effet, cetteméthode apparaît actuellement comme laméthode la plus robuste. Elle possèdel’avantage, avec une mesure réalisée sur1 m2, d’être plus intégratrice que toutesles autres méthodes de mesures, ce quilimite les problèmes de changementd’échelle au moment de la paramétrisationdes modèles [20]. Pour déterminer lesparamètres de l’équation de Green etAmpt, nous avons reporté sur un gra-phique (figure 6) la vitesse d’infiltration[i(t)] en fonction de l’inverse de la lameinfiltrée [1/I(t)]. La conductivité hydrau-lique à saturation (Ks) correspond alors àl’ordonnée à l’origine de la droite d’ajuste-ment reliant [i(t)] et [1/I(t)]. On peut égale-ment considérer que dans les conditionsexpérimentales de la simulation de pluies,h0 est petit devant hf. L’humidité initiale θiétant déterminée avant chaque averse parles mesures d’humidité ou par calcul àl’aide du modèle de bilan hydrique, etl’humidité à saturation θs étant déterminéeau laboratoire, il est possible de calculer lapoussée capillaire effective expérimentalehf à partir du produit Ks (h0 – hf) (θs – θi).

0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 80,00,0

20,0

40,0

60,0

80,0

100,0

120,0

140,0

160,0

180,0

Temps (mn)

Vitesse (mm/h)

Ruissellement (mm/h)Infiltration (mm/h)Intensité de pluie (mm/h)

Figure 5. Variations du débit ruisselé et de la vitesse d’infiltration sur sols bruns gypseux cultivésdu bassin-versant de Fidh-Ali au cours des simulations de pluies effectuées du 25 au 26 mars1999.

0,00,000 0,020 0,040 0,060 0,080 0,100

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

1/L (mm)

i(t) (mm/h)

Parcelle FDA 1

Parcelle FDA 2

Parcelle FDA 3

y = 550 x + 2,54

y = 311 x + 2,54

Phase 1Phase 3 Phase 2

Figure 6. Ajustement des paramètres de l’équation de Green et Ampt sur les sols bruns gypseuxcultivés du bassin-versant de Fidh-Ali.


A l’echelle du bassin-versant

À l’échelle du bassin-versant, le modèle« abc » ne simule que des écoulementssuperficiels. Il ne permet pas de simulerune restitution d’eaux souterraines auréseau hydrographique par affleurementde nappes phréatiques. Il ne simule, eneffet, les échanges entre la surface et lesnappes phréatiques que dans le sens dela réalimentation des nappes par infiltra-tion et percolation, ce qui correspondbien à l’hydrologie des milieux semi-arides.La mise en œuvre du modèle « abc »nécessite le découpage du bassin-versanten panneaux trapézoïdaux hydrologique-ment homogènes, dont le fonctionnementhydrologique est déterminé par leurscaractéristiques topographiques (pente,surface, longueur), par le type de sol,d’occupation du sol et d’état de surfacedu sol avant chaque averse qui détermi-nent les paramètres de la fonction de pro-duction (rétention superficielle, conducti-vité hydraulique à saturation, pousséecapillaire effective, humidité à saturation,humidité initiale avant l’averse) et un desparamètres de la fonction de transfert : larugosité hydraulique.Dans une première étape, nous avons réa-lisé un découpage du bassin en tenantcompte de l’organisation générale duréseau hydrographique. Nous avonsensuite utilisé la topographie, paramètrede la fonction de transfert, pour subdiviserles panneaux afin d’homogénéiser leurspentes, puis la carte pédologique afin decaractériser chaque panneau par un seultype de sol. Le cas échéant, les panneauxont ensuite été subdivisés une dernière foisafin de tenir compte de l’occupation dessols (cultures, jachères ou pâturage).Dans une seconde étape, pour mieux tenircompte du réseau hydrographique, nousavons représenté les principaux coursd’eau par des panneaux rectangulairesdont les caractéristiques ont été extraitesdes nivellements topographiques : pentedu lit, largeur et longueur des panneaux.Les largeurs des panneaux ont été priseségales à celles du lit majeur.Après avoir découpé le bassin-versant enunités hydrologiques homogènes, la miseen œuvre du modèle nécessite, pourchaque type d’unité hydrologique et pourchaque averse, l’affectation d’un jeu deparamètres adéquat permettant de recons-tituer avec une précision satisfaisante lacrue générée par l’averse qui lui est asso-ciée. Le calage du modèle s’effectue sur unlot d’événements pluvieux et de crues, lavalidation du modèle s’effectue sur unautre lot d’événements. Or, l’état de sur-face du sol et son recouvrement végétal,variables au fil des saisons et du travaildu sol, déterminent au moins trois paramè-

tres de la fonction de production (la réten-tion superficielle, la conductivité hydrau-lique et la poussée capillaire effective) etun paramètre de la fonction de transfert(la rugosité).Pour analyser l’impact de la prise encompte du réseau hydrographique dansla définition des crues, nous avons simpli-fié la définition des paramètres d’entrée dumodèle en situant les crues à modéliser aucours des mois de septembre et octobre, enfin de saison sèche et au début de la nou-velle saison des pluies, avant les labours, àune période au cours de laquelle la végé-tation herbacée ne s’est pas encore déve-loppée et pour laquelle les rugosités topo-graphique et hydraulique des sols sontminimales. Dans ces conditions, la réten-tion superficielle des sols peut être considé-rée comme nulle, la conductivité hydrau-lique à saturation et la poussée capillaireeffective peuvent être déterminées à partird’une caractérisation hydrodynamique desprincipaux types de sols du bassin-versantsous simulations de pluies. L’humidité ini-tiale a été calculée par utilisation d’unmodèle de bilan hydrique superficiel dessols. L’humidité à saturation peut être déter-minée à partir de la littérature internatio-nale sur les propriétés hydriques des solsen fonction de leurs textures ou par échan-tillonnage des sols et des mesures au labo-ratoire. La rugosité hydraulique est déter-minée à partir de la littérature spécialisée[21], en tenant compte de l’état de surfacedu sol et de sa couverture végétale.À l’échelle du bassin, les tests de sensibilitédu modèle « abc » aux variations de larugosité [11] ayant montré qu’une diminu-tion de 30 % de la rugosité hydrauliquedes sols provoque une augmentation de20 % du volume ruisselé et de 50 % dudébit maximal, nous éviterons d’utiliser ceparamètre pour le calage du modèle, etnous nous contenterons des valeurs four-nies par la littérature spécialisée pour dessols nus à faible couverture végétale. Pourles sols nus non cultivés, la valeur moyennedu coefficient de Manning est de l’ordre de0,02, alors qu’elle est de 0,03 pour lessols nus après récolte.Pour la détermination du volume ruisselé,les tests de sensibilité du modèle « abc » àl’échelle du champ [11] ayant montré quela conductivité hydraulique à saturation estun paramètre deux fois plus sensible que lapoussée capillaire effective, nousutiliserons la conductivité hydraulique àsaturation comme paramètre de calage.Les critères utilisés pour le calage sont lecritère de Nash, le débit maximal, la formede la crue (coefficient de pointe, temps debase et temps de montée) et le débit moyenruisselé, le volume écoulé sur le tempsde base.

Le critère de Nash appliqué aux débitsruisselés [22] est de la forme :

CNash ¼ 1−∑ðQo�QcÞ2∑ðQo�QmÞ2

Où Qo est le débit observé, Qc le débitcalculé et Qm le débit moyen observé.Le coefficient de pointe est de la forme :CP = Qmax/Qmoy, Qmax étant le débitmaximum et Qmoy le débit moyen.

Caracterisation hydrodynamiquedes sols

En référence à la carte pédologique de lafigure 2, les sols du bassin-versant de Fidh-Ali apparaissent finalement composés detrois principaux types de sols :– des sols calcimagnésiques brun gypseux,à texture limoneuse à limonoargileuse,localisés au sud du bassin-versant et cou-vrant environ 45 % de la superficie dubassin-versant ;– des sols calcimagnésiques brun calcai-res, aux textures limonoargilosableuse ensurface et argilosableuse en profondeur,localisés au nord du bassin-versant et cou-vrant 45 % de la superficie du bassin-versant ;– des lithosols sur calcaires localisés essen-tiellement en amont du bassin et formés debad-lands non cultivées ;Les lithosols peuvent être assimilés à des solsbruns calcaires, mais avec des conditionsde ruissellement plus importantes à causede la dégradation du couvert végétal.Nous avons donc considéré, pour les cruessélectionnées et en l’absence d’informationsdisponibles sur le fonctionnement hydriquedes lithosols, que ces sols ont les mêmescaractéristiques hydrodynamiques que lessols bruns calcaires nus très encroûtés.

Determination de l’humidite initialeavant chaque averse

Les caractéristiques hydriques des sols dubassin-versant de Fidh-Ali, consignées autableau 2, ont été utilisées comme paramè-tres d’entrée du modèle de bilan hydrique.L’humidité au point de flétrissement etl’humidité à la capacité au champ ont étédéterminées au laboratoire à partird’échantillons prélevés sur le terrain [12].Les valeurs des humidités résiduelles et deshumidités à saturation sont extraites de lalittérature internationale sur les propriétéshydriques des sols en fonction de leurs tex-tures. En ce qui concerne la vitesse de per-colation, pour une humidité supérieure à lacapacité au champ, nous avons pris enconsidération les observations d’humiditésdes sols effectuées en 2003 [19], sur le


bassin-versant de Kamech, sur un solargilolimoneux à la granulométrie iden-tique à celle des sols bruns gypseux et surun sol argilosableux à la granulométrieidentique aux sols bruns calcaires dubassin-versant de Fidh-Ali.Pour mettre en œuvre le modèle du bilanhydrique, nous sommes partis des donnéesrelevées sur les sols du bassin-versant deFidh-Ali, sur la période allant du 25 marsau 10 avril 1999. En ce qui concernel’humidité du sol brun gypseux, la valeurd’humidité du sol observée à la date dessimulations de pluies est égale à 30 %, etla calibration du modèle de bilan hydriquenous a donné une valeur assez proche dela valeur observée : 28 %. Ce résultatsemble assez satisfaisant, car il corres-pond à une sous-estimation de 5 % del’humidité initiale par le modèle du bilanhydrique.À la date des simulations de pluies, lemodèle de bilan hydrique fournit unevaleur de l’humidité initiale des sols brunscalcaires égale à 23 %. À la date du 6octobre 1998, l’humidité initiale fourniepar le modèle de bilan hydrique estégale à 22 % pour les sols bruns gypseux,20 % pour les sols bruns calcaires. À ladate du 29 septembre 2001, l’humiditéinitiale fournie par le modèle de bilanhydrique est égale à 14 % pour les solsbruns gypseux, 16 % pour les sols brunscalcaires.

Determination des parametreshydrodynamiques

Pour déterminer la conductivité hydrau-lique à saturation (Ks) et la poussée capil-laire effective (hf) du modèle de Green etAmpt, nous disposons d’une campagne desimulations de pluies réalisées sur lebassin-versant de Fidh-Ali entre le 26mars et le 6 avril 1999 sur un ensemblede neuf placettes : six sur sol brungypseux, dont quatre sur sol cultivé (placet-tes FDA1, FDA2, FDA3, D2) et deux surjachères (FDA4, D1) ; trois parcelles sursol brun calcaire cultivé (FDA5, FDA6,FDA7). Les figures 6 et 7 présentent, res-pectivement, les résultats d’ajustementslinéaires de la décroissance de la vitesse

d’infiltration en fonction de l’inverse de lalame infiltrée pour les sols bruns gypseux.L’examen de la figure 7 montre que le fonc-tionnement à l’infiltration du sol brungypseux en jachère comporte deux phasesopposées avec une phase intermédiaire,mais que ce fonctionnement peut être sché-matisé par un ajustement réunissant lesparties inférieure et supérieure de la rela-tion i(t) = f(1/I(t)) dont les paramètresd’ajustement sont : Ks = 4 à 6 mm/h etKs (h0 – hf)(θs – θi) = 646 à 650 mm2/h,soit avec θs = 0,46 et θi = 0,28, hf = 625à 633 mm.Il apparaît finalement exister, d’après lafigure 6, pour les sols bruns gypseux culti-vés, une seule valeur de la conductivitéhydraulique à saturation (Ks = 2,54 mm/h), mais deux courbes de décroissance desvitesses d’infiltration au cours de la simula-tion : la première correspond à un sol fraî-chement labouré (parcelles FDA 1 et FDA2) pour un cumul des pluies inférieur à50 mm et la seconde au même sol après50 mm de pluies ou à un sol anciennementlabouré (parcelle FDA 3). Pour les besoinsde notre modélisation, il suffit de prendreen considération la seconde courbe de

décroissance de la vitesse d’infiltration enfonction de l’inverse du cumul de la lameinfiltrée, car les crues que nous nous pro-posons de modéliser se situent au début del’automne, avant les labours, les laboursprécédents ayant subi un cumul pluvio-métrique nettement supérieur à 50 mm(235 mm pour la crue du 6 octobre1998 et 135 mm pour celle du 29 septem-bre 2001). Les paramètres caractéristiquesde la seconde décroissance sont lessuivants : Ks = 2,54 mm/h et hf = 583 mmavec θs = 0,46 et θi = 0,28.Pour les sols bruns calcaires cultivés(figure 8), il existe également deux courbesde décroissance des vitesses d’infiltrationaprès un labour récent, la seconde, aprèsun cumul des pluies de 70 mm, ayant pourprincipales caractéristiques : Ks = 1 mm/het hf = 2000 mm avec θs = 0,43 etθi = 0,23.

Application au bassin-versantde Fidh-Ali

Selon Madsen (2000) [23], il est possibled’associer à une période donnée un jeu deparamètres décrivant le fonctionnementdes sols d’un bassin en fonction de leurscouverts végétaux et de leurs états de sur-face. En ce qui concerne le bassin-versantde Fidh-Ali, avec la crue du 6 octobre1998 pour le calage et celle du 29 septem-bre 2001 pour la validation, nous avonssélectionné la période précédant leslabours d’automne qui correspond à unefaible couverture végétale et à une faible

Tableau II. Caracteristiques hydriques des sols du bassin-versant de Fidh-Ali.

Sol brun gypseux Sol brun calcaire

Profondeur (cm) 0-70 0-30 30-70

Humidite residuelle (%) 5 7 11

Humidite au point de fletrissement (%) 20 15 24

Humidite a la capacite au champ (%) 32 26 34

Humidite a saturation (%) 46 40 43

Vitesse de percolation (mm/j) 0,6 1,3 1,3

y = 351x + 19

y = 646 x + 6

00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08

10

20

30

40

50

60

1/L (mm)

i(t) (mm/h)

Parcelle D1

Parcelle FDA4

y = 650 x + 4

Phase 1Phase 3 Phase 2

Figure 7. Ajustement des paramètres de l’équation de Green et Ampt sur les sols bruns gypseuxen jachère du bassin-versant de Fidh-Ali.


rugosité sur les parcelles cultivées. À cettepériode de l’année, huit à neuf crues suffi-samment fortes peuvent être utilisées pourle calage ou la validation du modèle, etquatre correspondent à de fortes cruesdont le débit maximal est supérieur à10 m3/s. Les crues du 6 octobre 1998 etdu 29 septembre 2001 sont choisiesparmi ces quatre crues. Afin de mieux éva-luer l’impact d’une prise en compte duréseau hydrographique sur la forme descrues, le calage a été effectué essentielle-ment sur la valeur du débit maximum et surla forme de la crue.

Decoupage du bassin-versant

La figure 9 représente les découpages dubassin-versant de Fidh-Ali :– sans représentation du réseau hydro-graphique ;– en individualisant le réseau hydro-graphique en panneaux distincts.Bien qu’il réduise et simplifie la représen-tation du bassin-versant, le découpage enpanneaux trapézoïdaux permet de rendrecompte, à l’échelle d’un petit bassin-versant, de ses principales caractéristiquesphysiographiques, tant l’hydrographie etla topographie que la nature des sols,leur occupation et leur couverture végétale.En individualisant le réseau hydro-graphique, nous avons volontairementlimité sa représentation à celle du réseauprincipal, mais rien ne s’oppose à laramification du réseau hydrographique

plus en amont si la prise en compte duréseau se révèle concluante.

Calage

Pour le calage des paramètres du modèle« abc », nous avons choisi la crue du 6octobre 1998 qui se situe au début del’automne, avant les labours, avec un cou-

vert végétal à son minimum de recouvre-ment. Dans ces conditions d’états de sur-face des sols, on peut considérer que larétention superficielle est nulle à l’échelledu bassin-versant ou à l’échelle des unitéshydrologiques, et que la rugosité hydrau-lique est égale à 0,02 pour les sols nus noncultivés, à 0,03 pour les sols nus cultivés[21]. Pour déterminer les valeurs de laconductivité hydraulique à saturation etde la poussée capillaire, nous avons utiliséles résultats des expériences de simulationde pluies sur les deux types de sols dubassin-versant de Fidh-Ali, les sols brunsgypseux et les sols bruns calcaires, dansles conditions les plus favorables au ruissel-lement.L’humidité initiale des sols, avant la cruedu 6 octobre 1998, a été déterminée àpartir du modèle de bilan hydriqueappliqué aux sols du bassin de Fidh-Ali(cf. paragraphe relatif à la déterminationde l’humidité initiale). L’humidité à satu-ration a été déterminée à partir des carac-téristiques granulométriques des sols brunscalcaires, à partir de prélèvementsd’échantillons pour les sols bruns gypseux.Le calage du modèle a été effectué sur lavaleur du débit maximal en faisant varierles valeurs de la conductivité hydraulique àsaturation, mais sans modifier les valeursdes autres paramètres. Pour la crue du 6octobre 1998, le meilleur calage a étéobtenu pour des valeurs de Ks de5,8 mm/h pour les sols bruns gypseux etde 2,5 mm/h pour les sols bruns calcaires,valeurs très proches de celles obtenues parles simulations de pluies.

00,000 0,020 0,040 0,060 0,080 0,100 0,120

10

20

30

40

50

60

1/L (mm)

i(t) (mm/h)

Parcelle FDA5

Parcelle FDA6

Parcelle FDA7

y = 4 00 x + 1,0

y = 400 x + 15

Figure 8. Ajustement des paramètres de l’équation de Green et Ampt sur les sols bruns calcairescultivés du bassin-versant de Fidh-Ali.

15

16

(a) Sans représentation du réseauhydrographique

(b) Avec représentation du réseauhydrographique

Sol brun gypseux cultivé

N

Sol brun gypseux en jachère

Sol brun calcaire cultivé

Sol brun calcaire en jachère

10

11 12

17

1819

13 14

98

7

652

11

2

34

8

65

7

10

111615

23

20

17

1413

25

3 4

N

222222242424191919

12121299

Figure 9. Schéma du découpage du bassin-versant de Fidh-Ali.


La figure 10 présente le résultat de lareconstitution de la crue du 6 octobre1998 pour un découpage en panneauxtrapézoïdaux sans représentation duréseau hydrographique. Pour le calageavec représentation du réseau hydro-graphique en panneaux rectangulaires,nous avons conservé les mêmes valeursdes paramètres en considérant que lespanneaux du réseau hydrographiqueavaient les mêmes comportements hydrolo-giques (les mêmes paramètres) que lespanneaux dont ils sont issus.Ce graphique montre que le modèle« abc » simule correctement l’hydro-gramme de la crue du 6 octobre 1998,mais pour le découpage sans représen-tation du réseau hydrographique, à unbon calage du modèle sur la valeur dudébit maximum (94 % du débit maximumobservé), correspond une sous-estimationtrès nette du volume ruisselé (66 % duvolume observé).Le tableau 3 récapitule les principalescaractéristiques de la crue observée, dela crue simulée sans représentation duréseau hydrographique (découpage 1) etde la crue simulée avec représentation duréseau hydrographique (découpage 2)pour la phase de calage. Il permet de com-parer les résultats obtenus par une meil-leure prise en compte du réseau hydrogra-phique (découpage 2).L’examen du tableau 3 permet de consta-ter que la représentation du réseau hydro-graphique, même simplifiée, améliore lecritère de Nash et l’estimation du volumeruisselé en augmentant légèrement lavaleur du débit maximum. Sans modifierles temps de base et de montée, la priseen compte du réseau hydrographiqueaméliore la forme de la crue par une meil-

leure estimation du rapport entre le débitmaximum et le débit moyen. Cette amélio-ration résulte d’un accroissement duvolume ruisselé de 31 % sans accroisse-ment important du débit maximum (9 %).

Validation

La validation du modèle « abc » a été effec-tuée sur la crue du 29 septembre 2001 sur-venue dans les mêmes conditions d’état desurface que la crue du 6 octobre 1998, cequi justifie l’utilisation des mêmes paramè-tres hydrodynamiques. Le tableau 4 récapi-

tule les principales caractéristiques de lacrue observée, de la crue simulée sansreprésentation du réseau hydrographique(découpage 1) et de la crue simulée avecreprésentation du réseau hydrographique(découpage 2) pour la phase de validation.D’après le tableau 4, on remarque que lesparamètres utilisés pour le calage simulentbien la crue de validation, mais avec unesous-estimation de 26 % du débit maxi-mum et de 19 % du volume ruisselé. Pourle deuxième découpage, la représentationdu réseau hydrographique améliore ledébit maximum de 13 % et le volume ruis-selé de 30 %. On constate aussi que, mal-gré l’amélioration du débit maximum, lecoefficient de pointe reste sous-estiméavec une dégradation de son estimation.En revanche, le critère de Nash s’améliorede 12 %. Ce test de validation confirmedonc les résultats obtenus lors du calageen ce qui concerne la prise en compte duréseau hydrographique dans la modélisa-tion hydrologique du petit bassin-versantde Fidh-Ali sur substratum argilocalcaireen région semi-aride. La prise en comptedu réseau hydrographique contribue doncà un accroissement important du volumeruisselé (30 %), sans modifier significati-vement la durée du ruissellement ou letemps de montée de la crue. Cet accroisse-ment du volume ruisselé s’explique assezbien par un transfert plus rapide des écou-lements vers l’aval du bassin, sans pertepar infiltration sur les versants, lorsque leseaux superficielles transitent dans unréseau hydrographique bien marqué, trèsencaissé, où les sols sont peu filtrants.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

Temps (hh:mn)

Débit (m3/s)0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

Plu

ie (m

m/h

)

Pluie

Q Découpage 1

Q observé

Q Découpage 2

20:3

819

:26

19:3

319

:40

19:4

819

:55

20:0

2

20:0

920

:16

20:2

420

:31

Figure 10. Calage de la crue du 6 octobre 1998.

Tableau III. Caracteristiques des crues et criteres de Nash pour la phase de calage.

Crue observee Crue decoupage 1 Crue decoupage 2

Temps de base (min) 21 19 19

Temps de concentration (min) 12 9 9

Debit maximum (m3/s) 27,4 26 (94 %) 28,3 (103 %)

Volume ecoule (m3) 19 250 12 750 (66 %) 16 750 (87 %)

Coefficient de pointe 1,88 2,32 1,92

Critere de Nash 0,79 0,95

N.B. : les valeurs entre parentheses correspondent aux rapports, exprimes en pourcentages, entre lesvaleurs calculees et les valeurs observees.

Tableau IV. Caracteristiques des crues et criteres de Nash pour la phase de validation.

Crue observee Crue decoupage 1 Crue decoupage 2

Temps de base (mn) 23 23 23

Temps de concentration (mn) 10 10 10

Debit maximum (m3/s) 33,5 24,7 (74 %) 28 (83 %)

Volume ecoule (m3) 25 620 20 740 (81 %) 24 480 (95 %)

Coefficient de pointe 1,81 1,65 1,58

Critere de Nash 0,84 0,94


Conclusion

En zone semi-aride, les processus de ruis-sellement étant de type hortonien, il estpossible de modéliser l’infiltration à partirde l’équation de Green et Ampt où lavitesse d’infiltration dépend de paramètresphysiques. Le modèle hydrologique« abc » utilise cette équation comme fonc-tion de production, et il est simple à utiliser.Il nous a permis de reconstituer correcte-ment les crues du petit bassin-versant deFidh-Ali dans des conditions favorablesau ruissellement, au début de l’automne,avant les labours, à partir d’une con-naissance sommaire du fonctionnementhydrique des sols et de leurs états de sur-face. Cette connaissance résulte d’expé-riences de simulations de pluies sur lesdeux principaux types de sols du bassin-versant de Fidh-Ali et d’une caractérisationau laboratoire des humidités à saturation,à la capacité au champ et au point deflétrissement. Pour déterminer l’humiditéinitiale du sol avant chaque averse, nousavons utilisé un modèle journalier de bilanhydrique des sols sur la tranche racinaireet calé ce modèle sur quelques mesuresd’humidité au cours d’une saison despluies.Le découpage du bassin-versant de Fidh-Ali en panneaux trapézoïdaux hydro-logiquement homogènes, tenant comptede la direction des écoulements, de lapente, des types de sols et de leurs occu-pations, a permis, en calant les résultatssur le débit maximum de la crue du 6 octo-bre 1998, d’obtenir un critère de Nash del’ordre de 0,8 et un volume écoulé égal à65 % du volume observé. La prise encompte du réseau hydrographique princi-pal, représenté par des panneaux rectan-gulaires, dont les pentes et les largeurs ontété déterminées par des nivellements topo-graphiques, a permis de porter le critèrede Nash à la valeur de 0,95 et d’améliorerl’estimation du volume ruisselé de 30 %.La validation du modèle effectuée sur lacrue du 29 septembre 2001 a confirmécette amélioration.Pour prendre en compte le réseau hydro-graphique dans le fonctionnement hydro-logique d’un bassin-versant, le modèlehydrologique « abc » offre cependant despossibilités limitées. Il semble indis-pensable, pour aller plus loin, d’envisagerl’utilisation de modèles permettant unemeilleure représentation du réseau hydro-graphique et des singularités de ce réseau(chutes, drains, fossés, buses, seuils, etc.).Pour améliorer la connaissance du fonc-tionnement hydrique des sols, un suivi de

l’humidité des sols au cours d’une saisondes pluies (ou des expériences d’infiltromé-trie) s’avère nécessaire. Pour améliorerl’estimation des paramètres d’infiltrationsous-pluies naturelles, il est égalementnécessaire d’étendre les expériences desimulations de pluies à tous les principauxtypes de sols et d’états de surface dubassin-versant étudié ou de rechercher lesrésultats d’expériences de ce type réaliséessur des sols et des états de surface auxcaractéristiques similaires. Malgré le petitnombre d’informations disponibles sur lefonctionnement hydrique des sols dubassin-versant de Fidh-Ali, les résultatsobtenus lors du calage d’un modèle àbase physique semblent satisfaisants pourdes conditions d’états de surface favora-bles au ruissellement. Ces mêmes donnéespermettraient, par ailleurs, le calage de cetype de modèle pour des conditions plusfavorables à l’infiltration, après les laboursd’automne, afin d’évaluer l’impact de ceslabours sur la formation des crues.■

Références

1. Albergel J, Nasri S, Boufaroua M, Droubi A,Merzouk A. Petits barrages et lacs collinaires,amenagements originaux de conservation deseaux et de protection des infrastructures aval.Exemples des petits barrages en Afrique duNord et au Proche-Orient.Secheresse2004 ; 15 :1-9.

2. Casenave A, Valentin C. Les etats de surface dela zone sahelienne – influence sur l’infiltration.Coll. « Didactiques ». Paris : Orstom editions,1989.

3. Andrieux P, VoltzM, Louchart X. Temporal evo-lution of soil infiltration under natural rainfall ontilled and untilled Mediterranean vineyards.COST symposium "Soil erosion patterns: evolu-tion, spatiotemporal dynamics and connectivity".Munchebreg, Allemagne, 10-12th October2002.

4. Moussa R. On morphometric properties ofbasins, scale effects and hydrologic response.Hydrol Process 2003 ; 17 : 33-58.

5. SharmaK,Murthy J. Hydrologic routing of flowin arid ephemeral channels. J Hydraulic Eng AmSoc Civ Eng 1992 ; 121 : 466-71.

6. Diskin MH, Simpson ES. A quasi-linear spa-tially distributed model for the surface runoff sys-tems.Water Res Bull 1978 ; 14 : 903-18.

7. Beven KJ, Kirkby MJ. A physically based,variable contributing area model of basin hydro-logy. Hydrol Sci Bull 1974 ; 24 : 43-69.

8. Woolhiser D, Smith R, Goodrich D.Akinematicrunoff and erosion manual: documentation anduser manual. ARS 77. Washington (DC) : USDepartment of Agriculture, 1990.

9. Albergel J,Moussa R, ChahinianN. Les proces-sus hortoniens et leur importance dans la geneseet le developpement des crues en zone semi-arides. Houille Blanche 2003 ; 6 : 65-73.

10. GreenW,AmptG. Studies on soil physics partI: the flow of air and water through soils. J AgricSci 1911 ; 4 : 1-24.

11. Mansour R. Anthropisation d’un petit bassin-versant sahelien : influence sur l’infiltration et leruissellement. These de doctorat de l’universite deMontpellier-II sciences et techniques du Langue-doc, 2000.

12. Collinet J, Zante P, Attia R, Dridi B, AgrebaouiS. Analyse experimentale de l’erosion areolairesur le bassin-versant du lac collinaire de Fidh-Ali. Tunis : IRD ; Ministere de l’Agriculture,2002.

13. Reyes Gomez VM. Dissolution interne d’un solgypseux, casdes tetes de ravine d’unbassin-versanten milieu mediterranen, petit barrage collinaire deFidh-Ali (Tunisie). Memoire de stage de DEA, uni-versite de Montpellier-II, sciences et techniques duLanguedoc – IRD Unite hydrophysique des sols etprogramme HYDROMED, atelier de Tunisie 1999.

14. COVADIS 2000. Logiciel de topographie etde conception VRD. Brest : GEOMEDIA S.A,2000.

15. Direction generale de l’Amelioration et de laConservation des Terres agricoles (DG-ACTA) ;IRD Tunis. Annuaires hydrologiques des lacs col-linaires. Reseau pilote de surveillance hydrolo-gique. Tunis : ministere de l’Agriculture deTunisie, 1994-2004.

16. Kohler MA, Linsley RK. Predicting the runoffstorm rainfall; Weather Bureau. US departmentof commerce. Res Paper 1951 ; 34 : 9.

17. Albergel J. Genese et predetermination descrues au Burkina Faso. Etude des parametreshydrologiques et leur evolution. These de docto-rat, universite de Paris-VI, 1987.

18. Baxter EV, Nalneesh G. Finite-element Mode-ling Of Storm Water Runoff Using GRASS GIS.Microcomputers Civ Eng 1994 ; 9 : 263-70.

19. Mekki I. Analyse et modelisation de la varia-bilite des flux hydriques a l’echelle d’un bassin-versant cultive alimentant un lac collinaire dudomaine semi-aride mediterraneen. These dedoctorat, universite Montpellier-II, science del’eau dans l’environnement continental, 2003.

20. Madier S, Ali B, Auzet NV. Spatialiser l’infil-tration dans les modeles distribues de transfert :une typologie fonctionnelle en contexte viticole.Congres du Groupe francais des pesticides,2006.

21. Carlier M. Hydraulique generale et appli-quee. Collection du centre de recherches et d’es-sais de Chatou. Paris : Eyrolles, 1972.

22. Nash JE, Sutcliffe JC. River flow forecastingthrough conceptual models. Part I: a discussionof principle. J Hydrol 1970 ; 10 : 282-90.

23. MadsenH.Automatic calibration of a concep-tual rainfall-runoff model using multiple objecti-ves. J Hydrol 2000 ; 235 : 276-88.


Apport d’une caracte´risation du re´seau hydrographique...

Documents

Transcript of Apport d’une caracte´risation du re´seau hydrographique...