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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE LENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE ECOLE NATIONALE SUPERIEURE DHYDRAULIQUE -ARBAOUI Abdellah- DEPARTEMENT AMENAGEMENT ET GENIE HYDRAULIQUE MEMOIRE DE MASTER En vue de lobtention du diplôme de Master en Hydraulique Option : Aménagement et Ouvrages Hydrotechniques THEME DU PROJET : CONTRIBUTION À L'ETUDE DE LA RELATION "PLUIE- DÉBIT" : CAS DE QUELQUES SOUS BASSIN DU CÔTIER ALGÉROIS PRESENTE PAR : M r DJELLOUL Fateh Devant les membres du jury Nom et Prénoms Grade Qualité M r T.KHETTAL M.C.A Président M r M.HASSANE M.C.B Examinateur Mr M.D.BENSALAH M.A.A Examinateur M me A.ADDOU M.A.A Examinatrice M r A.ZEROUAL M.A.A Promoteur Octobre 2014

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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE

MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE

ECOLE NATIONALE SUPERIEURE D’HYDRAULIQUE -ARBAOUI Abdellah-

DEPARTEMENT AMENAGEMENT ET GENIE HYDRAULIQUE

MEMOIRE DE MASTER

En vue de l’obtention du diplôme de Master en Hydraulique

Option : Aménagement et Ouvrages Hydrotechniques

THEME DU PROJET :

CONTRIBUTION À L'ETUDE DE LA RELATION"PLUIE- DÉBIT" : CAS DE QUELQUES SOUS BASSIN DU

CÔTIER ALGÉROIS

PRESENTE PAR :Mr DJELLOUL Fateh

Devant les membres du jury

Nom et Prénoms Grade Qualité

Mr T.KHETTAL M.C.A Président

Mr M.HASSANE M.C.B ExaminateurMr M.D.BENSALAH M.A.A ExaminateurMme A.ADDOU M.A.A ExaminatriceMr A.ZEROUAL M.A.A Promoteur

Octobre 2014

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Avant tout, Je remercie Dieu le tout puissant, pour

m’avoir donné la santé, le courage et la volonté d’étudier et

pour m’avoir permis de réaliser ce modeste travail dans les

meilleures conditions

Je tiens à remercier vivement tous ceux qui m’ont

apporté leur soutien pour l’élaboration de ce Projet de fin

d’étude, particulièrement :

A mon promoteur Mr : ZEROUAL Ayoub de m’avoir

enseigné tout le long de ma formation.

Aux membres du jury qui auront à juger et à apprécier ce

travail.

A tout le corps enseignant, l’‘administration et le

personnel de L’ENSH. A tous ceux qui ont contribué de près

ou de Loin à ma formation.

Je tiens aussi à remercier mes amis qui m’ont aidé

pendant la réalisation du projet.

DJELLOUL FATEH

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Je dédie ce travail :

Avant tout à mes chers parents AKILA et BAHRI, Qui m’ont

soutenu durant toutes ces années de formation.

A Mes frères ; OKBA, ISMAIL, CHAMSEDINE, LAKHDAR,

ABDEREZAK, HICHAM, NASRO, SAID, et.

Ma sœur IMANE.

A toute la famille DJELLOUL et

BERRAMDANE.

A tous mes amis sans exception et d’une façon spéciale a : LARBI,

Adel , KhALIFA, KHALIL, FAYCEL, SOFIANE, CHAMSO,

HOCINE et tous les étudient de L’ENSH

DJELLOUL FATEH

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ملخص

النمذجة الھیدرولوجیة نشاط مھم جدا بین علماء المیاه. النموذج الھیدرولوجي ھو أداة أساسیة في فھم دینامیكیات

المائیة. ویھدف عملنا ھذا الى دراسة العالقة الموجودة بین كمیة تساقط االمطار وكمیة لموارد الرشید لحوض اتخدام االس

لبعض االحواض المائیة المتواجدة على مستوى حوض الساحل الجزائري باستعمال النموذج التدفق على النطاق الیومي

للمقارنة معیار (م.س.ا)الیومیة عن قیمةتولید سلسلة من التدفقات لاستعمال ھذا النموذج بب.د.م). وابرزت الدراسة -(ر.س

. 76.0یتجاوز تباطارمع معامل1.14و12.0محصور بین بین منحنى التدفق الحقیقي والمحاكى

Résumé

La modélisation hydrologique est une activité très répandue parmi les hydrologues. Le

modèle hydrologique est un outil incontournable dans la compréhension de la dynamique d’un

bassin versant. Le présent travail vise à étudier la relation ‘pluie-débit’ à l’échelle journalière

sur quelques sous bassins représentatifs du grand bassin du Côtier Algérois en utilisant le

modèle RS-PDM©. L’étude a mis en évidence l’utilité du modèle RS-PDM© pour générer une

série chronologique de débits en valeurs journalières. Le critère MSE de comparaison entre

hydrogrammes observés et simulés présente des résultats compris entre 0,12 et 1,14 avec un

coefficient de corrélation supérieure à 0.76.

Abstract

Hydrological modeling is a widely used activity among hydrologist. The hydrological

model is an essential tool in understanding the dynamics of a watershed. The present work aims

to study the 'rain-flow' relationship on a daily scale on some representative sub-basins of the

Coastal Algiers watershed using the RS-PDM© model. The study demonstrated the utility of

the model RS-PDM © to generate chronological series of flows in daily values. The MSE

criterion of comparison between observed and simulated hygrograms present results between

0.12 and 1.14 with a correlation coefficient e that exceeds 0.76.

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SOMMAIRE

Introduction général ................................................................................................................ 1

Chapitre I : Modélisation hydrologique

Introduction .............................................................................................................................. 2

I.1But de la modélisation hydrologique.................................................................................. 2

I.2 Définition d’un modèle ....................................................................................................... 3

I.3. Les modèles hydrologiques ............................................................................................... 3

I.4 Les variables d’un modèle hydrologique .......................................................................... 4

I.5. Classification des modèles hydrologiques........................................................................ 4

I.5.1 Modèles stochastiques.................................................................................................. 5

I.5.2. Modèles déterministes................................................................................................. 5

I.5.3. Modèles à base physique............................................................................................. 6

I.5.4. Modèles empiriques .................................................................................................... 6

I.5.5. Modèles analytiques.................................................................................................... 6

I.5.6. Modèles conceptuels.................................................................................................... 6

I.5.7. Modèles globaux.......................................................................................................... 6

I.5.8. Modèles spatialisés ...................................................................................................... 7

a. Modèles conceptuels spatialisés ou semi-spatialisés............................................ 7

b. Modèles physiques spatialisés ............................................................................... 7

c. Modèles physiques-conceptuels semi-spatialisés..................................................... 8

Conclusion................................................................................................................................. 8

Chapitre II : Présentation de quelques modèles pluie-débit

Introduction .............................................................................................................................. 9

II.1 Modèle BOORMAN.......................................................................................................... 9

II.1.1 Description des modèles ............................................................................................. 9

II.1.2 Les paramètres optimisés : ...................................................................................... 10

II.1.3 Description et schéma des versions retenues.......................................................... 10

II.2 Modèle BUCKET .......................................................................................................... 11

II.2.1 Description du modèle : ........................................................................................... 11

II.2.2 Les paramètres optimisés : ...................................................................................... 11

II.2.3 Description et schéma de la version retenue .......................................................... 12

II.3 Modèle CEQUEAU ......................................................................................................... 13

II.3.1 Description du modèle.............................................................................................. 13

II.3.2 Les paramètres optimisés : ...................................................................................... 13

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II.3.3 Description et schéma de la version retenue .......................................................... 14

II.4 Modèle GARDENIA ....................................................................................................... 15

II.4.1 Description du modèle : ........................................................................................... 15

II.4.2 Les paramètres optimisés : ...................................................................................... 15

II.4.3 Description et schéma de la version retenue .......................................................... 16

II.5 Modèle ‘GEORGAKAKOS’ .......................................................................................... 17

II.5 .1 Description du modèle : .......................................................................................... 17

II.5.2 Les paramètres à optimiser : ................................................................................... 17

II.5.3 Description et schéma de la version retenue .......................................................... 18

II.6 Modèle PDM (Probability-Distributed Model) ............................................................ 19

II.6.1 Description du modèle.............................................................................................. 19

II.6.2 Aperçu de la PDM .................................................................................................... 19

Conclusion............................................................................................................................... 20

Chapitre III : Présentation de la zone d’étude

Introduction ............................................................................................................................ 21

III.1 Situation Géographique et topographique .................................................................. 21

III.2 Situation Climatique ..................................................................................................... 22

III.3 Géomorphologie du bassin............................................................................................ 23

III.4 Géologie du bassin ......................................................................................................... 24

III.5 Pédologie......................................................................................................................... 24

III.6 Couvert végétal .............................................................................................................. 24

III.7 Hydrographie ................................................................................................................. 25

Conclusion............................................................................................................................... 26

Chapitre IV : Etude de la pluviométrie et l’écoulement

Introduction ............................................................................................................................ 27

IV.1.Pluviometrie .................................................................................................................... 27

IV.1.1 Acquisitions des données pluviométriques ............................................................ 27

IV.1.2 Situation des postes pluviométriques ..................................................................... 27

IV.1.3 La variation de précipitation interannuelle pour les stations étudiées ............... 29

IV.1.4 La variation de précipitation journalière pour les stations étudiées................... 30

IV.2. Écoulement..................................................................................................................... 31

IV.2.1 Acquisitions des données hydrométriques............................................................. 31

IV.2.1.1 Situation des stations hydrométriques ............................................................ 31

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IV.2.1.2 Caractéristiques des stations hydrométriques............................................... 31

IV .2.2 Débits moyens annuels ........................................................................................... 31

IV .2.2.1 Variations des débits annuels moyens et interannuels ................................. 33

IV .2.1.2 Variations des débits annuels moyens spécifiques (q en l/s.km2)................. 35

Conclusion............................................................................................................................... 35

Chapitre V : Application de modèle « PDM »

Introduction ............................................................................................................................ 36

V.1 Présentation de logiciel RS-PDM ................................................................................... 36

V.2 Les données du modèle .................................................................................................... 37

V.2.1 Les chroniques de précipitation journalière (mm)................................................. 37

V.2.2 Les chroniques de débit journalier (m3/s) ............................................................... 38

V.2.3 La superficie du sous bassin en km² ........................................................................ 38

V.3 Le calage ........................................................................................................................... 38

V.4 Optimisation des paramètres de calage du modèle....................................................... 39

V.5 Indicateurs de performance de PDM............................................................................. 39

V.6 Résultats de simulation de modèle PDM ....................................................................... 40

V.6.1 La Station de Sidi Akkacha ...................................................................................... 40

V.6.2 La Station de Pont RN11 .......................................................................................... 41

V.6.3 La Station de FREHA............................................................................................... 42

V.6.4 La Station de Fer à cheval ........................................................................................ 43

V.7 Discussion ......................................................................................................................... 44

Conclusion............................................................................................................................... 44

Conclusion générale .............................................................................................................. 45

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Liste des tableaux

Tableau III.1 Caractéristiques de formes des sous bassins étudiés......................................... 22

Tableau III.2 Caractéristiques du relief des sous bassins étudiés. .......................................... 22

Tableau III.3 Humidité (en %) relative de quelques stations de la région d’étude................. 23

Tableau III.4 Caractéristiques du réseau hydrographique des sous bassins étudiés. .............. 26

Tableau IV.1 Stations pluviométriques avec leurs principales caractéristiques ...................... 27

Tableau IV.2 Les précipitations moyennes interannuelles (observées)................................... 29

Tableau IV.3 : Caractéristiques des stations hydrométriques.................................................. 33

Tableau.IV.4 Paramètres statistiques des débits moyens interannuels .................................... 34

Tableau IV.5 : Débit spécifique et coefficient d’écoulement .................................................. 35

Tableau V.1 Paramètre statistique du modèle.......................................................................... 40

Tableau V.2 Résultats obtenus pour les différentes valeurs des paramètres de modèle .......... 40

Tableau V.3 Paramètre statistique du modèle.......................................................................... 41

Tableau V.4 Résultats obtenus pour les différentes valeurs des paramètres de modèle .......... 41

Tableau V.5 Paramètre statistique du modèle.......................................................................... 42

Tableau V.6 Résultats obtenus pour les différentes valeurs des paramètres de modèle .......... 42

Tableau V.7 Paramètre statistique du modèle.......................................................................... 43

Tableau V.8 Résultats obtenus pour les différentes valeurs des paramètres de modèle .......... 43

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Liste des figures

Figure I.1 Représentation schématique de la modélisation pluie-débit ................................... 2

Figure I.2 Relation entre les modèles pluie-débit .................................................................... 5

Figure II.1 Le modèle pluie-débit « PDM » (Infoworks TM RS-PDM)................................. 19

Figure III.1 emplacement des sous bassins étudiés ................................................................ 21

Figure III.2 Situation Topographique de la zone d’étude ....................................................... 21

Figure III. 3 Carte de la pluviométrie moyenne annuelle de la région d’étude ...................... 23

Figure III. 4 Carte géologique du centre Algérois .................................................................. 24

Figure III. 5 Carte du couvert végétal d’Algérie .................................................................... 25

Figure III.6 réseau hydrographique du bassin des Côtiers Algérois ....................................... 25

Figure IV.1 Carte de Situation des Stations Pluviométriques ................................................. 28

Figure IV.2 Variation de précipitation interannuelle pour les stations étudiées ...................... 29

Figure IV.3 Variation de précipitation journalière pour les stations étudiées.......................... 30

Figure IV.4 : Carte de Situation des Stations Hydrométriques................................................ 32

Figure IV.5 Variations interannuelles des débits ..................................................................... 33

Figure V.1 : Logiciel RS-PDM (Infoworks TM RS-PDM) ................................................... 37

Figure V.2 : Fichier des précipitations journalières à l’entrée du modèle ............................... 37

Figure V.3 : Fichier des débits journaliers à l’entrée du modèle ............................................. 38

Figure V.4 : Coin de la surface dans l’interface du PDM ........................................................ 38

Figure V.5 Hydrogramme de calage du modèle sur le sous bassin versant de Sidi Akkacha.. 40

Figure V.6 Hydrogramme de calage du modèle sur le sous bassin versant de Pont RN11 ..... 41

Figure V.7 Hydrogramme de calage du modèle sur le sous bassin versant de FREHA .......... 42

Figure V.8 Hydrogramme de calage du modèle sur le sous bassin versant de Fer à cheval.... 43

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Introduction générale

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Introduction générale

1

La connaissance du débit à l’exutoire d’un bassin versant est aujourd’hui un instrument

indispensable à la gestion des systèmes aquatiques notamment pour la prévision de débits, la

gestion d’ouvrages de retenue et le dimensionnement d’ouvrages hydrauliques.

De nombreuses recherches se sont donc attachées, depuis plus d’un siècle, à essayer de

comprendre les processus de génération des débits et le fonctionnement du bassin versant qui

représente l'entité hydrologique de production et de concentration des écoulements. Le moyen

pour arriver à comprendre la génération des débits et à établir des simulations, est de remonter

jusqu’à leurs causes premières qui sont les pluies.

La simulation hydrologique du bassin versant, décrite comme la transformation de la

pluie en débit, passe par l'utilisation d'un modèle hydrologique.

Pouvoir simuler le comportement hydrologique d'un bassin versant est un enjeu majeur

de l'hydrologie moderne, auquel tente de répondre la modélisation pluie-débit. Il s'agit, à partir

de la connaissance de la pluie tombée sur le bassin, de reproduire la réponse en débit du bassin,

à l'aide d'un modèle.

Les premiers modèles de simulation pluie-débit ont été proposés à la fin des années 50,

et de nombreux modèles ont été développés depuis, selon des approches très variées. Bien que

la représentation du comportement hydrologique d'un bassin soit apparemment un problème

très ordinaire, aucune solution satisfaisante n’existe à l’heure actuelle pour décrire le

mécanisme de la transformation de la pluie en débit. Une forte demande existe cependant, autant

dans les domaines de recherche liés à l'étude des hydro systèmes que de la part des gestionnaires

de la ressource en eau, pour une application en conditions opérationnelles, par exemple pour la

prévision des crues.

Le travail consiste à réaliser une étude d’impact sur le régime hydrologique, à l’aide du

modèle global pluie-débit (Probability Distributed ‘PDM’). Le modèle de probabilité de

distribution de l'humidité du sol ‘PDM’ permet d’obtenir une représentation simplifiée et

facilement utilisable de ce lien entre pluie et débit. Son objectif principal est d’améliorer les

méthodes de la prédétermination du débit par une adaptation aux quelques sous-bassins

représentatifs du grand bassin du Côtier Algérois.

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∶Modélisation hydrologique

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Chapitre I Modélisation hydrologique

2

Introduction

Aujourd'hui, la nécessité de quantifier les phénomènes de types extrêmes comme les crues

exceptionnelles est un des domaines les plus connus du grand public, mais la connaissance des

débits moins exceptionnels reste fondamentale dans le cadre de la gestion de la ressource en

eau, en relation directe avec la demande en eau des populations. C'est pourquoi on les qualifie

souvent de déterministes.

Chaque point d'un cours d'eau permet de définir un bassin versant et les débits observés

en ce point sont directement liés aux précipitations tombées sur ce bassin. A partir des

observations faites en quantifiant la pluie tombée, on peut arriver à reproduire la réponse en

débit du bassin. La simulation hydrologique du bassin versant, décrite comme la transformation

de la pluie en débit passe par l'utilisation d'un modèle hydrologique.

I.1But de la modélisation hydrologique

Nous adoptons ici un point de vue selon lequel un modèle hydrologique n’a pas pour but

de serrer au plus près la réalité physique des phénomènes qui se déroulent dans un bassin

versant, mais de prévoir au mieux les débits à l’exutoire d’un bassin versant et accessoirement

de constituer un outil efficace pour résoudre des problèmes pratiques sur les ressources en eau.

Figure I.1 : Représentation schématique de la modélisation pluie-débit

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Chapitre I Modélisation hydrologique

3

I.2 Définition d’un modèle

Il semble important, avant de rentrer dans l'étude de façon approfondie, de définir ce

qu'est un modèle afin d'expliquer les choix de l'outil de modélisation utilisé dans notre étude.

Un modèle permet donc d'approcher de façon figurative des systèmes hydrologiques

complexes. Le plus souvent basé sur la représentation mathématique ou physique des processus,

il intègre les différentes phases du cycle de l'eau, en tentant de s'approcher au maximum de ce

qui se passe dans la réalité.

Le modèle hydrologique parfait, pouvant s'appliquer à toutes les échelles de temps et

d'espace, n'existe pas, mais les efforts accomplis dans l'amélioration et le perfectionnement des

outils de modélisation permettent aujourd'hui, de mieux cerner les différentes phases du cycle

hydrologique et ainsi de mieux les modéliser.

I.3. Les modèles hydrologiques

Un modèle est une représentation d’un phénomène physique, dans le but de comprendre les

processus qui le régissent. Cette représentation peut être physique, analogique ou mathématique.

Dans le premier cas, le modèle est une maquette qui reproduit d'une manière plus au moins

adéquate la réalité. Les modèles analogiques se basent sur les similitudes entre le phénomène à

étudier et un autre phénomène physique. La modélisation mathématique est un outil essentiel pour

la connaissance des phénomènes naturels, elle essaye d’établir un lien entre les variables d’entrée

et de sortie par des relations mathématiques.

Au cours de ces dernières années, les efforts de la recherche pour la compréhension du cycle de

l’eau dans les milieux naturels (bassins versants, rivières, nappes, etc.), associés aux

développements de l’informatique, se sont concrétisés par l’apparition d’une multitude de modèles

mathématiques. On peut distinguer trois types d'utilisation des modèles mathématiques en

hydrologie :

La modélisation comme outil de recherche : La modélisation peut être utilisée pour

interpréter des données mesurées. Différents scénarios de fonctionnement hydrologique

des bassins versants peuvent être confrontés aux mesures.

La modélisation comme outil de prévision : elle nous donne une anticipation des

évolutions futures du débit d'un cours d'eau. Il s'agit de l'utilisation opérationnelle la plus

courante des modèles hydrologiques.

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Chapitre I Modélisation hydrologique

4

Dans la plupart des cas cependant, les modèles développés sont basés sur des régressions

linéaires entre les variables indépendantes (pluie, débits amont) et les variables dépendantes

(débits aval), et font peu appel aux connaissances sur les processus hydrologiques.

La modélisation comme outil d'extrapolation : reconstitution de séries de débits plausibles.

Dans certains cas, comme par exemple le dimensionnement de déversoirs de sécurité de

barrages hydroélectriques ou encore la délimitation de zones inondables.

La modélisation du comportement hydrologique des bassins versants est incontournable

chaque fois qu’on s’intéresse à des problèmes liés à la gestion des ressources en eau, à

l’aménagement du territoire et aux différents risques hydrologiques (sécheresse,

inondation. …). Cette modélisation doit décrire de manière fidèle et réaliste les différentes

étapes liées à la transformation de la pluie en débit. On l’utilise aussi pour obtenir des

informations intéressantes pour le dimensionnement des ouvrages hydrauliques.

I.4 Les variables d’un modèle hydrologique

Un modèle hydrologique est généralement défini par :

Variables d’entrée (variables indépendantes) : il s’agit des entrées du modèle,

qui sont essentiellement les chroniques de pluie, d’ETP ou de température ;

Variables de sortie (variables dépendantes) : il s’agit des sorties du modèle, qui

sont généralement les débits simulés à l’exutoire du bassin versant, mais qui

peuvent parfois être aussi l’ETR, des niveaux piézométriques, ...etc.

Variables d’état : il s’agit des variables internes au système, qui évolue en fonction

du temps et rendent compte de l’état du système à un moment donné. Typiquement,

ces variables sont les niveaux de remplissage des différents réservoirs (neige /

production / routage).

Paramètres : les paramètres des modèles hydrologiques, qu’ils aient une

pseudo- signification physique ou qu’ils soient calés, servent à adapter la

paramétrisation des lois régissant le fonctionnement du modèle, au bassin versant

étudié .

I.5. Classification des modèles hydrologiques

Il existe, dans la littérature, de nombreux modèles hydrologiques de bassins versants ayant

chacun leurs spécificités et leur domaine d'application. Une fois le modèle choisi, il faut

évaluer sa capacité à représenter la réalité. Ceci se fait le plus souvent en comparant les

résultats du modèle avec les observations. C'est une étape très délicate.

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Chapitre I Modélisation hydrologique

5

Les classifications de modèles que l’on trouve dans la littérature sont nombreuses et peuvent

être fonction de plusieurs caractéristiques (Berthier, 2008). Pour ironiser, Perrin (2002) disait

qu’il y a presque autant de classifications que d’hydrologues.

La figure I.2 donne une classification des modèles hydrologiques basée sur ces critères.

Figure. 1.2 : Relation entre les modèles pluie-débit (Berthier, 2008)

I.5.1 Modèles stochastiques

La modélisation stochastique peut être envisagée en cas qu’il y a des incertitudes sur les

données ou parfois même sur les processus mis en jeu. On considère que l’approche stochastique

est un moyen rationnel de traiter la caractérisation spatiale de la variabilité, et d’établir un lien

entre les incertitudes des paramètres et celles des prédictions. Toutefois cette approche, bien

qu’elle soit le meilleur moyen de caractériser la variabilité des grandeurs, nécessite la connaissance

des lois de probabilité les plus courantes pour la variabilité considérée ou au moins de leurs

premiers moments. (Makhlouf ,1994)

I.5.2. Modèles déterministes

Un modèle est dit déterministe (par opposition à stochastique) si aucune de ses grandeurs

n’est considérée comme aléatoire, c’est à dire résultant soit de l’observation soit de grandeurs

reconstituées. La plupart des modèles hydrologiques sont déterministes. Ces modèles sont associés

à chaque jeu de variables de forçage, de variables d’état et de paramètres, une valeur de réalisation

unique des variables de sortie (il s’agit essentiellement des débits simulés à l’exutoire d’un bassin

versant. (Makhlouf ,1994)

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Chapitre I Modélisation hydrologique

6

I.5.3. Modèles à base physique

Le modèle à base physique est basé uniquement sur des équations de la physique, et ne

comportant idéalement aucun paramètre. Il n'existe pas de modèle à base physique au sens strict

en hydrologie. L'importance de l'hétérogénéité spatiale dans la réponse hydrologique des bassins

versants rend cependant difficile voire impossible l'utilisation de tels modèles. La précision

spatiale des données disponibles en particulier concernant les types de sols et leurs profondeurs

n'est pas suffisante. Dans la pratique, les profondeurs et les conductivités moyennes des sols

représentatifs de sous parties du bassin versant, doivent être évaluées par calage. (Clarke ,1981)

I.5.4. Modèles empiriques

Les modèles empiriques reposent sur les relations observées entre les entrées et les sorties

de l’hydro-système considéré. Ils expriment la relation entre variables d’entrée et de sortie du

système (relation pluie débit) à l’aide d’un ensemble d’équations développées et ajustées sur la

base des données obtenues sur le système. Un modèle empirique ne cherche pas à décrire les causes

du phénomène hydrologique considéré ni à expliquer le fonctionnement du système, le système

est considéré comme une boite noire. (Clarke, 1981)

I.5.5. Modèles analytiques

Ce sont des modèles pour lesquels les relations entre les variables de sortie et les variables

d’entrée ont été établies par analyse de séries de données mesurées. L'exemple type est celui des

modèles linéaires : les paramètres de ces modèles sont liés aux coefficients de corrélation entre les

variables. Notons que l'analyse des données peut conduire au choix de relations non linéaires entre

les variables. (Clarke, 1981)

I.5.6. Modèles conceptuels

Les modèles conceptuels considèrent en général le bassin versant, après quelques

simplifications du cycle de l’eau, comme un ensemble de réservoirs interconnectés.

Ce type de modèle reproduit donc au mieux le comportement d’un système, plutôt qu’il n’avance

d’explications causales sur son comportement. (Makhlouf ,1994)

I.5.7. Modèles globaux

Dans un modèle global le bassin est considéré comme une entité unique. Des relations

empiriques (issues de l’expérience) relient les entrées et les sorties sans chercher à se rapprocher

d’une loi physique.

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Chapitre I Modélisation hydrologique

7

Les modèles globaux offrent à l’utilisateur un choix très attractif, car il présente une structure

très simplifiée, il ne demande pas trop de données, faciles à utiliser et à calibrer. La représentation

du processus hydrologique est très simplifiée. Il peut souvent mener à des résultats satisfaisants,

et spécialement si l’objectif majeur est la prévision d’une crue. (Makhlouf ,1994)

I.5.8. Modèles spatialisés

Actuellement plusieurs modèles spatialisés correspondant aux différentes écoles

hydrologiques sont en phase avancée de développement. En principe, les modèles spatialisés sont

des modèles qui utilisent des entrées et des sorties où les caractéristiques des bassins versants sont

distribuées dans l'espace. La spatialisation peut être arbitraire ou basée sur des divisions

morphologiques naturelles ou hydrologiques. (Girard, 1972)

Nous pouvons classer les modèles spatialisés en trois grands types :

Modèles conceptuels spatialisés ou semi-spatialisés ;

Modèles physiques spatialisés ;

Modèles physiques conceptuels semi-spatialisés.

a. Modèles conceptuels spatialisés ou semi-spatialisés

Les modèles conceptuels spatialisés ou semi-spatialisés représentent un grand progrès sur les

modèles globaux quand il s'agit d'analyser le fonctionnement interne d'un bassin. Le bassin versant

est discrétisé en unités spatiales (mailles ou sous-bassins) considérées comme homogènes, qui se

vident les unes dans les autres de l'amont en aval. Ainsi, on a la possibilité de tenir compte de la

répartition spatiale des facteurs et de suivre la genèse et la propagation des débits à l'intérieur du

bassin. C'est le cas du modèle CEQUEAU et du modèle HEC-HMS.

b. Modèles physiques spatialisés

Les modèles à base physique spatialisés sont des modèles qui décrivent les mécanismes internes

d'un système (bassin versant) ayant comme base les lois de la mécanique, de la physique, de la

thermodynamique, etc. Du point de vue théorique, ces modèles sont indépendants de tout calage

parce que leurs paramètres sont mesurables. Ils permettent une description théorique unifiée de la

plupart des flux observés dans un bassin versant et servent à modéliser les principaux processus

hydrologiques comme :

L'écoulement de surface à partir des équations de Saint-Venant ;

L'écoulement en milieu saturé à partir des équations de Darcy ;

L'écoulement en milieu non saturé à partir des équations de Richards ;

L'évapotranspiration à partir des équations de conservation ou de relations entre flux.

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Chapitre I Modélisation hydrologique

8

A partir d'un découpage de l'espace en mailles de taille adaptée au problème à traiter, ils

simulent les diverses composantes du cycle de l'eau sur chaque maille (ruissellement, infiltration,

évapotranspiration) et convolent les transferts de maille à maille, jusqu'au réseau hydrographique

constitué.

Ces modèles sont complexes à mettre en œuvre et exigent d'importantes quantités de

données. Ils sont bien adaptés à la simulation de la diversité d'un bassin.

Cependant, ces modèles ne peuvent traiter les grands bassins en raison de leur grande hétérogénéité

morphologique et météorologique. Parmi ces modèles on peut citer le modèle Mike SHE.

c. Modèles physiques-conceptuels semi-spatialisés

Pour dépasser les limites de chacune des approches précédentes (modèles conceptuels trop peu

réalistes, modèles à base physique trop complexes), il est intéressant d'essayer une modélisation

hydrologique qui peut être :

A base physique, fondée sur les processus réels mais simplifiés ;

Semi-spatialisée, fondée sur une discrétisation en unités relativement homogènes, qui

permettent de tenir compte de la variabilité spatiale de la structure du bassin versant.

La méthode de discrétisation spatiale varie d'un modèle à l’autre : mailles carrées, sous-

bassins versants, éléments de versant, plans versant et canal, unités hydrologiques ou aires

contributives (modèle TOPMODEL).

Conclusion

Le modèle hydrologique est un outil incontournable dans la compréhension de la

dynamique d’un bassin versant.

Les modèles conceptuels ou empiriques ‘à réservoirs’ semblent les plus en mesure de faire

avancer la compréhension des systèmes réels (les bassins versants). Ceci dit, les modèles

conceptuels globaux nous apparaissent comme étant les plus en adéquation avec le niveau actuel

de compréhension du fonctionnement hydrologique du bassin.

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∶Présentation de quelques

modèles pluie-débit

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CHAPITRE II Présentation de quelques modèles pluie-débit

9

IntroductionIl existe actuellement un grand nombre de modèles hydrologiques conceptuels ou

empiriques globaux permettant de simuler la transformation de la pluie en débit à l'échelle dubassin versant. Dans cette partie de notre mémoire nous avons présenté quelque modèle pluie-débit existant avec une description pour chaque modèle

II.1 Modèle BOORMAN (Bonvoisin et Boorman ; 1992)

II.1.1 Description des modèles

Couche supérieure du réservoir sol :

Elle reçoit la pluie brute P. Le niveau su est mis à jour par :

SUt = SU t-1 + P

Le contenu du réservoir est soumis à une évapotranspiration potentielle.

Des infiltrations Qi vers la couche inférieure du réservoir sol sont données par :

Qi = min (CI, SUt)

Où ci est une constante. Les infiltrations se produisent dans la limite de la capacité maximale

de la couche inférieure de sol. La couche supérieure du réservoir sol se vidange d’autre part de

façon linéaire en un débit Qo avec une constante de vidange K1

Qot = K1. Sut

Couche inférieure du réservoir sol :

La couche inférieure de sol reçoit les infiltrations Qi dans la limite de la capacité

maximale smax de la couche inférieure. L’excédent d’infiltration reste dans la couche

supérieure du réservoir sol. Le restant d’évapotranspiration PE’ agit sur la couche inférieure à

un taux commandé par le taux de remplissage du réservoir :

AE = (slt/Smax). PE’

Où AE est l’évapotranspiration réelle et slt le niveau dans la couche inférieure du réservoir sol.

Ce réservoir se vidange en un débit de base Qb de façon linéaire avec une constante K2 :

Qbt = K2. slt

Une fraction de ce débit (Qb. cl) où cl est un coefficient compris entre 0 et 1 se perd en

percolations profondes.

Débit total :

Le débit total est la somme de Qo et (1 - cl).Qb.

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CHAPITRE II Présentation de quelques modèles pluie-débit

10

II.1.2 Les paramètres optimisés :

- smax : capacité maximale de la couche inférieure de sol

- ci : constante d’infiltration

- K1, K2 : constantes de vidange

- cl : coefficient de partage pour percolations profondes

II.1.3 Description et schéma des versions retenues

Avec les paramètres suivants :

Paramètre X1 : paramètre d’infiltration

Paramètre X2 : capacité de la couche inférieure du réservoir sol

Paramètre X3 : constante de vidange linéaire du réservoir sol

Paramètre X4 : constante de vidange du réservoir inférieur

Paramètre X5 : paramètres de percolations profondes

Paramètre X6 : délai

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CHAPITRE II Présentation de quelques modèles pluie-débit

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II.2 Modèle BUCKET (Thornthwaite et Mather ; 1955)

II.2.1 Description du modèle :

Séparation des écoulements :

La pluie brute P est divisée en deux composantes d’écoulement, l’une P’ = (1 - ).P

transitant par le réservoir sol, l’autre (.P) représentant le ruissellement direct.

Réservoir sol :

La partie P’ de la pluie brute transite par un réservoir où elle est soumise à l’ETP. La quantité

de pluie qui excède la capacité maximale Smax du réservoir se déverse dans le réservoir

de routage. Les variations du niveau S du réservoir sol suivent le schéma :

si P’ ETP, Si = min {(P’ - ETP) + Si-1 ; Smax}

si P’ < ETP, Si = Si-1.exp[-(ETP-P’)/Smax]

Le débordement du réservoir sol contribue à l’écoulement :

Q = (P’ - ETP) +Si-1 - Smax si P’ > ETP et Si = Smax

Q = 0 sinon

Réservoir de routage :

Le réservoir de routage reçoit le surplus Q. Celui-ci se partage entre une partie destinée à

augmenter l’humidité du réservoir sol et une partie destinée à l’écoulement. Le débit du

réservoir est donné par :

R = (1 - ). (Qi-1 + Q)

Tandis que le nouvel état d’humidité Qi est donné par :

Qi = . (Qi-1 + Q)

Où est un paramètre compris entre 0 et 1.

Débit total :

Le débit total est la somme du ruissellement direct (.P) et du débit du réservoir de

routage.

II.2.2 Les paramètres optimisés :

- coefficient de séparation des écoulements

- Smax : capacité maximale du réservoir sol

- : constante de vidange du réservoir de routage

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CHAPITRE II Présentation de quelques modèles pluie-débit

12

II.2.3 Description et schéma de la version retenue

Avec :

Paramètre X1 : capacité du réservoir sol

Paramètre X2 : constante de dissociation du débordement du réservoir sol

Paramètre X3 : constante de vidange du réservoir de routage

Paramètre X4 : délai

Paramètre X5 : coefficient de partition de la pluie

Paramètre X6 : constante de vidange du réservoir de routage

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CHAPITRE II Présentation de quelques modèles pluie-débit

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II.3 Modèle CEQUEAU (Girard et al ; 1972)

II.3.1 Description du modèle

Réservoir sol :

La pluie brute P est dissociée en deux parties (à partir d’une certaine lame d’eau HRIMP)par un coefficient TRI, l’une ruisselant sur les zones imperméables, l’autre alimentant leréservoir sol. En dessous de HRIMP, il n’y a pas de ruissellement. Le réservoir sol deniveau HS et de capacité maximale HSOL reçoit la partie (1 - TRI).P. Le réservoir sevidange en trois sorties : l’une est une vidange linéaire à partir d’un seuil HINT suivant :

Q1 = CVSI. (HS - HINT)Où CVSI est une constante de vidange ; la deuxième est également une vidange

linéaire : Q2 = CVSB. HSOù CVSB est une constante de vidange ; la troisième représente les infiltrations I vers leréservoir eau- souterraine, qui ne se produisent qu’au-dessus d’un seuil HINTF :

I = TOINF. (HS - HINTF)Où TOINF est une constante. Le débordement du réservoir contribue à l’écoulement desurface. Le réservoir est soumis à l’évaporation E fonction de l’ETP

Si HS > HINT, E = ETP

Si HS HINT, E = ETP. HS/HINT

Réservoir eau-souterraine :

Il reçoit les infiltrations I du réservoir sol. De niveau HN, il se vidange de façon linéaire

en deux sorties : un débit hypodermique Q3 au-dessus d’un seuil HNAP avec une constante

CVNH :

Q3 = CVNH. (HN - HNAP)

Et un débit de base plus lent avec une constante CVNB :

Q4 = CVNB. HN

Débit total :

Le débit total est la somme des débits de ruissellement et des débits Q1, Q2, Q3 et Q4.

II.3.2 Les paramètres optimisés :

- TRI : coefficient de partage de la pluie

- HRIMP : seuil de début de ruissellement sur les surfaces imperméables

- HSOL : capacité maximale du réservoir sol

- HINF : seuil d’infiltration

- HINT, HNAP : seuils d’écoulement

- TOINF : constante d’infiltration

- CVSI, CVSB, CVNH, CVNB : constantes de vidange

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CHAPITRE II Présentation de quelques modèles pluie-débit

14

II.3.3 Description et schéma de la version retenue

Avec :

Paramètre X1 : seuil d’infiltration

Paramètre X2 : seuil de vidange du premier réservoir

Paramètre X3 : constante de vidange d’infiltration

Paramètre X4 : constante de vidange latérale supérieure du réservoir sol

Paramètre X5 : capacité maximum du réservoir sol

Paramètre X6 : délai

Paramètre X7 : seuil de vidange du réservoir souterrain

Paramètre X8 : constante de vidange latérale inférieure du réservoir sol

Paramètre X9 : constante de vidange inférieure du réservoir souterrain

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CHAPITRE II Présentation de quelques modèles pluie-débit

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II.4 Modèle GARDENIA (Thiery ; 1982)

II.4.1 Description du modèle :

Réservoir de surface :

Le réservoir de surface reçoit la pluie brute et est soumis à l’évapotranspiration ETR qui

correspond à l’évapotranspiration potentielle ETP corrigée d’un coefficient PETC. Le

réservoir est caractérisé par sa capacité maximale RUMAX. L’excès de pluie alimente le

réservoir sol sous-jacent.

Réservoir sol :

Le réservoir sol reçoit l’excédent du réservoir de surface et se vidange d’une part dans le

réservoir eau-souterraine par percolations de façon linéaire (constante THG) et d’autre

part de façon quadratique en un débit de surface QS (constante k), de telle sorte qu’à la

hauteur RUIPER dans le réservoir, la vidange en percolation soit égale à la vidange de

ruissellement de surface. La constante de vidange k peut donc être exprimée de la façon

suivante :

RUIPER / THG = k. RUIPER2

D’où k = 1 / (RUIPER. THG)

soit QS = H2 / (RUIPER. THG)

Réservoir eau-souterraine :

Il est alimenté par les percolations du réservoir intermédiaire et se vidange de façon

linéaire en un débit de base QB (constante K1).

Débit total :

Le débit total est la somme des débits de surface et du débit de base

II.4.2 Les paramètres optimisés :

- RUMAX : capacité maximale du réservoir de surface

- PETC : coefficient de correction de l’ETP

- THG : constante de vidange par percolation du réservoir sol

- RUIPER : hauteur equi ruissellement-percolation

- K1 : constantes de vidange

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CHAPITRE II Présentation de quelques modèles pluie-débit

16

II.4.3 Description et schéma de la version retenue

Avec :

Paramètre X1 : capacité du réservoir de surface

Paramètre X2 : constante de percolations linéaires

Paramètre X3 : paramètre de vidange latérale du réservoir sol

Paramètre X4 : constante de vidange linéaire du réservoir souterrain

Paramètre X5 : coefficient de correction des ETP

Paramètre X6 : délai

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CHAPITRE II Présentation de quelques modèles pluie-débit

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II.5 Modèle ‘GEORGAKAKOS’ (Georgakakos et Baumer ; 1996)

II.5 .1 Description du modèle :

Couche sol supérieure :

La couche supérieure de sol reçoit la pluie p. Cette couche est soumise à une

évapotranspiration e1 définie par :

e1 = ETP. X1 /X01

où X1 est le niveau de la couche supérieure de sol, X01 sa capacité maximale

et ETP l’évapotranspiration potentielle. La couche de sol se vidange en trois sorties. Un débit

de surface s1 est calculé par :

s1 = p. (X1 / X01) m

Où m est un exposant. Ce débit ne se produit que lorsque le niveau du réservoir excède la

capacité maximale. Le débit hypodermique i correspond à une vidange linéaire de la couche

sol :

i = C1. X1 où C1 est une constante.

Des percolations t vont de la couche supérieure de sol vers la couche inférieure :

t = C3. X02. [1 + C2 (1 - X2/X02)2]. (X1/X01)

Où C2 et C3 sont des constantes, X2 est le niveau de la couche inférieure de sol et X02 sa

capacité maximale.

Couche sol inférieure :

De capacité maximale X02 et de niveau X2, elle reçoit les percolations t venant de

la couche supérieur. Elle est soumise au restant d’évapotranspiration e2 sous le même schéma

que la couche supérieure. Elle se vidange en un débit de base b2 et des percolations profondes

g2 donnés par :

b2 = 1/ (1 + C4). C3. X2

g2 = C4/ (1 + C4). C3. X2

Où C3 et C4 sont des constantes.

Débit total :Le débit total est la somme des débits hypodermique i1, de surface s1 et de base b2.

II.5.2 Les paramètres à optimiser :- X01, X02 : capacités maximales des deux couches sol- m : exposant- C1, C2, C3, C4 : paramètres d’écoulement

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CHAPITRE II Présentation de quelques modèles pluie-débit

18

II.5.3 Description et schéma de la version retenue

Avec :

Paramètre X1 : capacité couche superficielle

Paramètre X2 : exposant du ruissellement

Paramètre X3 : constante de vidange linéaire du réservoir de surface

Paramètre X4 : constante de percolation

Paramètre X5 : capacité maximale du réservoir souterrain

Paramètre X6 : délai

Paramètre X7 : constante de vidange linéaire du réservoir souterrain

Paramètre X8 : paramètre de percolations profondes

Paramètre X9 : constante de vidange du réservoir de routage

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CHAPITRE II Présentation de quelques modèles pluie-débit

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II.6 Modèle PDM (Probability-Distributed Model) (Moore et Clarke ; 1981)

II.6.1 Description du modèle

C'est un modèle conceptuel pluie-débit dans lequel la pluviométrie et l'évaporation

seront utilisés pour calculer une série temporelle de débits à l'exutoire d'un bassin versant. Sur

la base de séries temporelles de pluviométrie et d'évapotranspiration et sur la base d'une

combinaison de paramètres qui peuvent être adaptés, le modèle PDM dispose de la possibilité

de calculer les débits à l'exutoire et de les caler vis-à-vis d'une série de données existantes.

II.6.2 Aperçu de la PDM

Le modèle pluie-débit « PDM » probabilité de distribution de stockage d’humidité de sol

est un modèle conceptuel assez générale qui transforme les donnée de précipitation et de

l’évaporation a un débit écouler à l’exutoire du bassin versant (Moore, 1985, 1986, 1999 ;

Institut d'hydrologie, 1992, 1996). Figure II.1 illustre la forme générale du modèle.

Figure II.1 Le modèle pluie-débit « PDM » (Infoworks TM RS-PDM)

La production des eaux de ruissellement à un point dans le bassin versant est contrôlée

par la capacité d'absorption des sols, la végétation et aussi la capacité des dépressions de surface

à absorber l'eau. Cette capacité d’absorption peut être conceptualisée comme un simple magasin

d'une capacité de stockage donné déponde directement de l’état d’humidité de sol.

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CHAPITRE II Présentation de quelques modèles pluie-débit

20

Dans notre présent modèle en considérant que deux points différents dans un bassin ont

différentes capacités de stockage et que cette variation spatiale suit une probabilité de

distribution. Pour la production de ruissèlement le stockage de surface représente la voie de

réponse rapide à la sortie du bassin et la recharge des eaux souterraines dans la banque

d’humidité qui donne les écoulements hypodermiques (sub-surface) représentant les voies de

réponse lent à la sortie du bassin.

De nombreuses applications de ce modèle ont été développées. Citons à titre d'exemple

Borga et al. (1997) qui ont utilisé le modèle PDM pour montrer que l'amélioration de la

connaissance de la structure verticale des observations pluviométriques radar et leur ajustement

avec des pluviomètres peuvent améliorer significativement la précision de l'estimation de la

pluie moyenne sur le bassin versant et par conséquent la simulation des débits.

Conclusion

Les modèles conceptuels globaux « à réservoir » sont les modèles les plus utilisés en

modélisation pluie-débit, voire en hydrologie appliquée de fait de leur simplicité et de leur

exigence minimale en données Ces modèles se contentent généralement de série de pluie et

d’évapotranspiration potentielle (ETP) en entrée, et de séries concomitantes de débits pour le

calage et l’évaluation de modèle.

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∶Présentation de la zone

d’étude

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Chapitre III Présentation de la zone d’étude

21

IntroductionLe bassin des Côtiers Algérois est un bassin très important d’Algérie ; bien qu’il ne

représente que 0,5% de la superficie globale de l’Algérie, il s’étend sur près de 500 km, deBéjaïa jusqu’à Mostaganem, sur la côte méditerranéenne pour une largeur moyenne de 24 km,d’où il tient sa grande diversité climatique, géomorphologique, géologique, pédologie,topographique…etc. En plus c’est un bassin drainé non par un seul cours d’eau principal, maispar plusieurs, on peut citer le grand Sebaou, El Harrach, le Mazafran, el Hachem, Damous…etc.

Les sous bassins étudiés dans notre travail sont représentés dans la figure suivant :

Figure III.1 emplacement des sous bassins étudiés (ANRH)

III.1 Situation Géographique et topographiqueSitué au Nord centre d’Algérie, il est limité au Nord par la mer Méditerranée, à l’Est par

le bassin hydrographique des côtiers Constantinois, au sud par le bassin de la Soummam, l’Isser

et le Cheliff qui le borde à l’Ouest aussi.

Figure III.2 Situation Topographique de la zone d’étude (Touazi et al, 2004)

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Chapitre III Présentation de la zone d’étude

22

III.1 .1 èIII.1 .1.1 é

Cet indice caractérise la forme du bassin versant (allongé, ramassé).= √= indice de compacité ;= périmètre du bassin versant en km ;= superficie du bassin versant en km2 ;

Tableau III. 1 Caractéristiques de formes des sous bassins étudiés.

Source ANRHTableau III. 2 Caractéristiques du relief des sous bassins étudiés.

Source ANRH

III.2 Situation Climatique

Le climat de la région est un climat type méditerranéen, pluvieux en hiver, sec en été

avec une pluviométrie moyenne avoisinant les 900 mm par an, sauf que l’Est est beaucoup plus

pluvieux que l’Ouest qui s’approche d’un climat semi-aride, comme le montre la carte

pluviométrique de l’ANRH.

Sous bassin Oued Station Code S (km² ) P (km) Kc

Oued Sebaou Rabta Diss Freha 021605 100 42 1.18

Oued Mazafran Mazafran Fer à Cheval 021201 1900 185 1.19

Côtiers Cherchell Belah Pont RN11 020323 55 18 1.10

Côtier Tenes Oued Allalah Sidi Akacha 020207 295 78 1.24

Sous bassin Oued Station Altitude (m)

Max Min

Oued Sebaou Rabta Diss Freha 1278 120

Oued Mazafran Mazafran Fer à Cheval 1629 10

Côtiers Cherchell Belah Pont RN11 736 25

Côtier Tenes OuedAllalah

Sidi Akacha 996 80

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Chapitre III Présentation de la zone d’étude

23

Figure III. 3 Carte de la pluviométrie moyenne annuelle de la région d’étude (ANRH)

On voit clairement la prédominance de la couleur bleue sauf à l’extrême Ouest où le

jaune apparaît du côté d’El Marsa. Donc le bassin des Côtiers Algérois a un potentiel

pluviométrique assez important surtout à l’Est et au Sud-Ouest d’Alger.

Les histogrammes des pluies moyennes mensuelles mettent en évidence le caractère de

la région avec les hivers humides et les étés secs sauf quelques averses de saison.

Pour la température, le bassin est caractérisé par un climat assez doux, où les minima

sont de l’ordre de 12°C à Alger, 10°C à Tizi Ouzou, 10°C à Blida ou 8°C dans les hauteurs

comme Miliana ou Tablat. Les températures maximales dépassent rarement les 30°C en

moyenne en été.

Même modération pour l’humidité relative, où les quelques stations qu’on a donné sur

le tableau suivant montrent une humidité assez moyenne à forte surtout dans les zones

montagneuses où le couvert végétal est assez dense, comme les hauteurs de Médéa ou même à

Tizi Ouzou où la présence d’un plan d’eau de la taille du barrage de Taksebt à augmenter

sensiblement l’humidité de la région.

Tableau III.3 Humidité (en %) relative de quelques stations de la région d’étude.

Source (ONM)

III.3 Géomorphologie du bassin

Le paysage de la région d’étude est diversifié, caractérisé par un relief montagneux très

accidenté. Les grands ensembles morphologiques du bassin étudié sont décrits dans ce qui suit

avec un complément de la description topographique.

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Chapitre III Présentation de la zone d’étude

24

III.4 Géologie du bassin

Sur la carte géologique d’Algérie on voit clairement une diversité géologique sur toute

notre zone d’étude, chose qui influe largement sur les caractéristiques de chaque région dont

l’érosion, qui est tributaire à un certain degré de la résistance que développe telle ou telle

formation vis-à-vis de l’érosion hydrique, en plus de la répartition des écoulements.

En effet, un bassin formé de matériaux très perméables avec une couverture végétale

continue aura en général une densité de drainage faible, assurant une meilleur infiltration des

eaux superficielles, par ailleurs un bassin formé de roche imperméables, avec une végétation

moyenne, présente souvent une densité de drainage élevée, ce qui favorise le ruissellement est

augmenté le taux d’érosion.

Figure III. 4 Carte géologique du centre Algérois (Bennie et Partners, 1983)

III.5 Pédologie

Le bassin Algérois connait une diversité pédologique du même titre que la diversité

géologique et lithologique, cette diversité se reflète sur le couvert végétal naturel est les cultures

de chaque région.

III.6 Couvert végétal

La carte du couvert végétal ci-après montre un couvert végétal assez dense dans le

Sébaou surtout sur les maquis assez hauts, la densité diminue en se dirigeant vers l’Ouest.

Si on superpose cette carte sur la carte pluviométrique, on verra que la densité du couvert

végétal suit exactement la pluviométrie, il est très dense dans les zones humides de plus de 850

mm/an et diminue progressivement.

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Chapitre III Présentation de la zone d’étude

25

Figure III. 5 Carte du couvert végétal d’Algérie. (Benslimane et al, 2008)

III.7 Hydrographie

L’hydrographie est liée à plusieurs paramètres, les plus importants sont la géologie et le

relief.

Le réseau hydrographique du bassin des Côtiers Algérois est assez développé surtout à

l’Est dans le grand Sébaou.

Figure III.6 réseau hydrographique du bassin des Côtiers Algérois (ANRH)

Les principales caractéristiques du réseau hydrographique pour les sous bassin étudié sont :

III.7 .1 Densité de drainage :

Elle représente la surface du bassin nécessaire pour maintenir des conditionshydrologiques stables dans un vecteur hydrographique unitaire (section du réseau).= Σ

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Chapitre III Présentation de la zone d’étude

26

Dd : Densité de drainage en km/ km2 ;Σ : Longueur totale de tous les cours d’eau en km ;

S : surface du bassin versant en km2 ;

III.7 .2 Temps de concentration

Le temps de concentration des eaux sur un bassin versant se définit comme le maximumde durée nécessaire à une goutte d'eau pour parcourir le chemin hydrologique entre un pointdu bassin et l'exutoire de ce dernier. Pour ce paramètre on tient compte des caractéristiquesgéométriques et morphologiques du bassin. . .

= 76.3 ∗Avec ∶ = temps de concentration en (min).= en Km2= pente moyenne du talweg principal %Tableau III. 4 Caractéristiques du réseau hydrographique des sous bassins étudiés.

Source ANRH

Conclusion

Dans ce chapitre nous avons présenté les différentes caractéristiques Géographique,

topographique et hydrographie pour quelques bassins de côtier Algérois. Ces caractéristiques

sont très importantes pour l’étude de la pluviométrie et l’écoulement dans les sous bassin

étudiés.

Sous bassin Oued Station Code ∑Li

(km)

Dd

(km/km²)LT

(km)

Pente

(%)

Tc

(h)

Oued Sebaou Rabta Diss Freha 021605 340 3,4 19 7.6 4,6

Oued Mazafran Mazafran Fer à Cheval 021201 5320 2,8 96 8.5 19

Côtiers Cherchell Belah Pont RN11 020323 198 3,6 16 4.1 4,68

Côtier Tenes OuedAllalah

Sidi Akacha 020207 1387 4,7 35 4.93 9,84

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:Etude de la pluviométrie

et l’écoulement

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Chapitre IV Etude de la pluviométrie et l’écoulement

27

Introduction

Après la présentation de la zone d’étude, nous abordons le domaine de l’acquisition des

données hydrométrique et pluviométriques et de leur traitement dans quelques sous bassin de

bassin Côtier Algérois,

IV.1.Pluviometrie

IV.1.1 Acquisitions des données pluviométriques

L’ensemble des données pluviométriques de base est mis à notre disposition par l'Agence

Nationale des Ressources Hydrique (A.N.R.H) de BLIDA. Les fichiers de ces données

fournissent les valeurs mesurées des pluies moyennes journalières des diverses stations

pluviométriques étudiées sur des longues périodes d’observations.

IV.1.2 Situation des postes pluviométriques

La localisation géographique de toutes les stations pluviométriques est entreprise sur la

cartes du Réseau hydroclimatologique et de la surveillance de la qualité des Eaux au 1/500 000

d’échelle à partir de leurs coordonnées Lambert (figure IV.1).

Les stations pluviométriques étudiées et leurs caractéristiques principales sont représentées

dans le tableau IV.1.

Tableau IV.1 Stations pluviométriques avec leurs principales caractéristiques

Source ANRH

NºSous

BassinNom de la

StationCode dela station

CoordonnéesAltitudeZ (m)X (Km)

Y(Km)

01 Côtier Tenes Sidi-Akacha 020211 372,3 354,1 90

02 Côtier Cherchell Bellah RN° 11 020319 458.8 367.6 20

03 Oued Mazafran Fer à Cheval 021201 509.9 373.2 10

04 Oued Sebaou Rabta Freha 021603 641.9 383.5 140

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Chapitre III Etude de la pluviométrie et l’écoulement

28

Figure IV.1 Carte de Situation des Stations Pluviométriques (ANRH)

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Chapitre III Etude de la pluviométrie et l’écoulement

29

Les précipitations moyennes interannuelles observées dans chaque stationpluviométrique sont représentées dans le tableau IV.2.

Tableau IV.2 Les précipitations moyennes interannuelles (observées)

Nº Sous Bassin Station Codeprécipitations moyennes

interannuelles (mm)

01 Côtier Tenes Sidi-Akacha 020211 516

02 Côtier Cherchell Bellah RN° 11 020319 552

03 Oued Mazafran Fer à Cheval 021201 544

04 Oued Sebaou Rabta Freha 021603 691

IV.1.3 La variation de précipitation interannuelle pour les stations étudiées

Figure IV.2 Variation de précipitation interannuelle pour les stations étudiées

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Chapitre III Etude de la pluviométrie et l’écoulement

30

IV.1.4 La variation de précipitation journalière pour les stations étudiées

Figure IV.3 Variation de précipitation journalière pour les stations étudiées

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Chapitre III Etude de la pluviométrie et l’écoulement

31

IV.2. Écoulement

Les caractéristiques de l’écoulement à savoir, les débits minimum, maximum et moyenannuel, le module spécifique, l’hydraulicité, la lame d’eau écoulée, le coefficient de variation,ainsi que les caractéristiques statistiques sont calculées pour toutes les stations hydrométriques.

IV.2.1 Acquisitions des données hydrométriques

La collecte des fichiers de données hydrométriques de base pour le Côtier Algérois, a étéréalisée grâce à la collaboration de l'Agence Nationale des Ressources Hydrique (A.N.R.H) deBLIDA. Ces fichiers procurent les valeurs mesurées des débits moyens journaliers de 4 stationshydrométriques étudiées sur des longues périodes d’observations.

IV.2.1.1 Situation des stations hydrométriques

La localisation géographique de l’ensemble des stations hydrométriques choisies des différentsbassins versants étudiés s’est faite à partir des coordonnées correspondantes (Fig. IV. 4).

IV.2.1.2 Caractéristiques des stations hydrométriques

La liste des différentes stations hydrométriques est présentée dans le tableau IV.3. Les

stations sont équipées d'un limnigraphe, d'une échelle limnimétrique et d'un téléphérique pour

les jaugeages pour quelques stations.

IV .2.2 Débits moyens annuels

L'écoulement moyen annuel ou l'abondance annuelle est une notion fondamentale enhydrologie. C'est le volume d'eau écoulé en 365 jours à la sortie d'un bassin. Le débit brut ouabsolu est généralement exprimé en m 3 /s et le débit spécifique se traduit en l S -1 km-2.

L’extension des données hydrométriques n’a pas été effectuée, car il semble préférable debaser notre analyse sur des données réellement observées et non théoriquement extrapolées.

L'évaluation des données manquantes à l’échelle mensuelle à une station a été déterminéeà partir des valeurs provenant de la station voisine présentant le meilleur coefficient decorrélation et ayant fonctionnée durant le mois manquant. La formule la plus simple pourcombler les lacunes des séries, sans erreur majeure, et de remplacer la valeur manquante par unemoyenne pondérée par la tendance mensuelle des stations hydrométriques (Musy et al, 1992).

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Chapitre III Etude de la pluviométrie et l’écoulement

32

Figure IV.4 : Carte de Situation des Stations Hydrométriques (ANRH)

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Chapitre III Etude de la pluviométrie et l’écoulement

33

Tableau IV.3 : Caractéristiques des stations hydrométriques

D.M.S : Date de Mise en Service et N : période d’enregistrement ou nombre d’années.IV .2.2.1 Variations des débits annuels moyens et interannuels

L'analyse des débits moyens annuels et interannuels montre une irrégularité très nette dansl’ensemble des stations étudiées comme le montre la figure. IV.5.

Figure IV.5 Variations interannuelles des débits

Nº Sous Bassin Stationhydrométrique

Code Affluentou Oued

CoordonnéesA

(Km2)N

(ans)D.M.SX

(KM)Y(KM)

01 Côtier Tenes Sidi Akacha 020207 Allalah 376 354 295 28 197205 Côtier Cherchell Pont RN11 020323 Belah 459 368 55 33 197212 Oued Mazafran Fer à cheval 021201 Mazafran 510 373 1900 25 194516 Oued Sebaou Rabta FREHA 021605 Dis 643 384 100 24 1973

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Chapitre III Etude de la pluviométrie et l’écoulement

34

Interprétation

Oued Allalah à la station Sidi akkacha

Le débit moyen annuel le plus important à la station Sidi akkacha a été enregistré en 1986(1.32m3/s). Le minimum est observé en 1989 (0.11 m3/s) avec une moyenne de 0.46 m3/s.

Oued Belah à la station Pont RN11

Le débit moyen annuel le plus important à la station Pont RN11a été enregistré en 1986(0.59 m3/s). Le minimum est observé en 2000 (0.02 m3/s) avec une moyenne de 0.20 m3/s.

Oued Mazafran à la station Fer à cheval

Le débit moyen annuel le plus important à la station Fer à cheval a été enregistré en 2011(11.93m3/s). Le minimum est observé en 1989 (0.30 m3/s) avec une moyenne de 3.49 m3/s.

Oued Dis à la station FREHA

Le débit moyen annuel le plus important à la station FREHA a été enregistré en 2011 (2.24m3/s). Le minimum est observé en 1989 (0.10 m3/s) avec une moyenne de 1.04 m3/s.

Les différents paramètres statistiques des débits moyens interannuels pour les stationssont représentés dans le tableau III.5.

Q minLe débit minimal annuel observé dans la station hydrométrique en (m3/s)

Q maxLe débit maximum annuel observé dans la station hydrométrique en (m3/s)

Coefficient d'immodération

L'irrégularité interannuelle de l'écoulement peut être complétée par d'autres critèresstatistiques simples tels que le coefficient de variation, ainsi que le coefficient d'immodération(R) donné par le rapport des débits extrêmes (R = Qmax/Qmin).

Tableau.IV.4 Paramètres statistiques des débits moyens interannuels

Stationhydrométrique

Qmoy(m3/s)

Qmax(m3/s)

Qmin(m3/s)

R =min

max

Q

Q Nbre. d’ann. >moy.

Sidi Akacha 0.46 1.32 0.11 11.79 9 sur 25

Pont RN11 0.20 0.59 0.02 26.78 12 sur 33

Fer à cheval 3.49 11.93 0.30 40.16 11 sur 25

FREHA 1.04 2.24 0.10 22.14 10 sur 23

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Chapitre III Etude de la pluviométrie et l’écoulement

35

IV .2.1.2 Variations des débits annuels moyens spécifiques (q en l/s.km2)

S’il s’agit de comparer les régimes hydrologiques afférents à des stations ou à des coursd’eau différents. Il est souvent avantageux de calculer les débits spécifiques (l/s.km2) des bassinsversants à chacune des stations considérées. Dans certaines études hydrologiques, ce débitspécifique est souvent exprimé par le coefficient d’écoulement

Le débit spécifique des bassins varie d'une part en fonction de la distribution desprécipitations et d'autre part en fonction des caractéristiques physiographiques de chaque bassin,à savoir la lithologie et le couvert végétal. C'est donc un élément purement géographique.

Coefficient d’écoulement(Ce)C’est le rapport, exprimé en pourcentage, entre la quantité d'eau écoulée par la quantité

d'eau précipitée, pour un bassin versant et une durée définie et significative, par exemple àl'échelle d'un cours d'eau et pour une année.

Lame d’eau écoulée (L0)La lame d'eau est indépendante de la superficie du bassin et se définit comme étant la

hauteur de précipitations qui s'écoule en moyenne.

Débit spécifique (q)

Il se définit comme étant le nombre de litres d'eau qui s'écoule en moyenne chaque seconde parkilomètre carré du bassin, il s'agit de la valeur du débit Q (L/s ou m3/s) rapportée à la surface

A du bassin versant (km2) :

q = Q / A

Tableau IV.5 : Débit spécifique et coefficient d’écoulement

Sous BassinAffluentou Oued

Q moy(m3/s)

q(l/s/km2)

S (km2)contrôlé

LO

(mm)Ce (%)

Côtier Tenes Allalah 0.46 1.56 295 49 10.1

Côtier Cherchell Belah 0.2 3.64 55 115 20.9

Oued Mazafran Mazafran 3.49 1.84 1900 58 10.3

Oued Sebaou Rabta Dis 1.04 10.42 100 329 33.8

Conclusion

Les chroniques du précipitation et débit constituent l’information de base pour caractériser

les variations des écoulements. Il convient de définir ce que représentent ces débits. Les

chroniques enregistrées sont en fait presque toujours des chroniques de hauteur qui sont ensuite

converties en débit au moyen des courbes de tarage.

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:Application de modèle

« PDM »

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Chapitre V Application de modèle « PDM »

36

Introduction

Les modèles hydrologiques pluie-débit se révèlent généralement des outils difficiles àutiliser, tant pour un hydrologue non spécialiste de la modélisation que pour un noninformaticien. Ils demandent en effet, très souvent, des manipulations de fichiers longues etfastidieuses ainsi que la connaissance approfondie du programme et de son langage deprogrammation. En outre, les résultats obtenus sont rarement exploitables directement, et il fautfréquemment avoir recours à l'aide externe de tableurs grapheurs ou de logiciels de traitementsstatistiques.

Or, les modèles hydrologiques sont aujourd'hui des outils indispensables à toutes lesétudes et recherches dans le domaine de l'estimation, de la valorisation et de la gestion desressources en eau.

Néanmoins, la complexité de certains modèles pluie-débit a conduit au développementde méthodes d’optimisation de plus en plus sophistiquées, destinées à pallier les défaillancesde méthodes traditionnelles d’optimisation.

Ainsi dans ce chapitre, nous vous proposons les étapes suivies pour l’optimisation desparamètres de calage de modèle ‘’PDM’’ sur les sous bassins étudiées.

V.1 Présentation de logiciel RS-PDM

Le logiciel RS-PDM © 6.0 édité par Wallingford Software met en œuvre la méthodeproposée par Moore (1985). Le principe de ce modèle est d’attribuer une “ capacité deStockage C ” en tout point du bassin versant. Les paramètres de la fonction de densité deprobabilité de la variable “C” (fonction de Pareto) sur le bassin versant font partie desparamètres calibrables. La production de ruissellement dépend en chaque point du stock initiald’eau, des précipitations reçues, de l’évapotranspiration.La percolation profonde est également prise en compte au-delà d’un niveau donné d’humiditédans le sol. Le ruissellement se produit lorsque le bilan de ces différents flux dépasse la valeur“ C ” en ce point.

Le débit à l’exutoire est composé du ruissellement de surface (transfert rapide) et d’unapport hypodermique lent. Les routages sont simulés par différentes fonctions de transfert entreréservoirs successifs dont les paramètres peuvent eux aussi être l’objet de calibration. Bien quela configuration du modèle permette des calibrages de paramètres avec intervention del’opérateur, le principe a été de ne pas y recourir et de laisser le logiciel se calibrer par défautsur les paramètres indiqués.

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Chapitre V Application de modèle « PDM »

37

Figure V.1 : Logiciel RS-PDM (Infoworks TM RS-PDM)

V.2 Les données du modèle

V.2.1 Les chroniques de précipitation journalière (mm)La précipitation est la source principale de notre approvisionnement en eau, les relevés

de précipitation sont donc à la base de nombreuses études et projets qui ont trait aux

approvisionnements en eau, aux inondations, à la sécheresse, à l’irrigation et aux structures de

contrôle ainsi qu’aux études de modélisation hydrologique. La figure suivante représente le

fichier des précipitations journalières à l’entrée du modèle.

Figure V.2 : Fichier des précipitations journalières à l’entrée du modèle

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Chapitre V Application de modèle « PDM »

38

V.2.2 Les chroniques de débit journalier (m3/s)Suite à une pluie tombée sur le bassin versant, tout un mécanisme complexe d’interaction

de phénomènes hydrologiques et climatologiques se met en œuvre. Il se traduit par une

circulation directe ou indirecte, de l’eau à travers le sol ou le sous-sol en passant par les cours

d’eau secondaires puis principaux, et finissant par l’exutoire du bassin versant. La figure

suivante représente le fichier des débits journaliers à l’entrée du modèle.

Figure V.3 : Fichier des débits journaliers à l’entrée du modèle

V.2.3 La superficie du sous bassin en km²En plus des données de débits et précipitations le modèle utilise dans l’optimisation la

surface du bassin. La figure suivante représente l’endroit où on va introduire la surface du bassinen Km2 dans le PDM.

Figure V.4 : Coin de la surface dans l’interface du PDM

V.3 Le calage

Le calage automatique des paramètres du modèle est utilisé. Pour chaque bassin versant,

les résultats des simulations et des validations sont analysés par la comparaison des séries

chronologiques de débits observés et simulés,

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Chapitre V Application de modèle « PDM »

39

V.4 Optimisation des paramètres de calage du modèle

Les paramètres du modèle PDM sont :

fc : contrôle le volume de ruissellement ;

C max : Capacité maximale en humidité du sol ;

b : Exposant de la fonction de Pareto qui contrôle la répartition spatiale de la capacité

de stockage du sol ;

K1, Kb, Kg : Constantes de vidange

bg : Contrôle la capacité de recharge de la nappe ;

V.5 Indicateurs de performance de PDM

L’évaluation de la performance du modèle PDM est basée sur les paramètres statistiques

suivants : L’erreur moyenne des carrés MSE (Mean Squared Error), le coefficient de

détermination R²

Ces paramètres sont donnés par les relations suivantes :

MSE : Mean Squared Error,

2

1

^

( ) /N

iM S E Q t Q t Nii

R2 : coefficient de détermination1

1

^2( )

2 12( )

N

i

N

i

Q t Q ti iR

Q t Q ti i

Avec :

iQ t la valeur mesurée du débit,

^

iQ t le débit calculé par le modèle,

iQ t

le débit moyen mesuré et N le nombre de données de l’ensemble de calage.

La valeur de l’MSE donne une indication quantitative sur l’erreur de prévision obtenue lorsde la phase de test de la modélisation et R² montre la corrélation entre les débits simulés etobservés.

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Chapitre V Application de modèle « PDM »

40

V.6 Résultats de simulation de modèle PDMV.6.1 La Station de Sidi AkkachaLa comparaison des débits simulés aux débits observés sur la station de Sidi Akkacha

dans le bassin Côtier Tenes (295 km²) suivant le mode calage automatique sur plusieursévènements est montré à la figure V.5.

Figure V.5 Hydrogramme de calage du modèle sur le sous bassin versant de Sidi Akkacha

Les paramètres statistiques de calage et de validation du modèle sont dans le tableau suivant :Tableau V.1 Paramètre statistique du modèle.

Période MSE RCalage De 29/09/1984

à 25/05/19851.04 0.76

Validation De 17/11/1988à 07/01/1989

1.14 0.87

Les paramètres du modèle ‘Pluie-Débit’ (PDM) sont donnés dans le tableau suivant :Tableau V.2 Résultats obtenus pour les différentes valeurs des paramètres de modèle

Paramètres Valeur de calage Maximum Minimumfc 1.113 1.4 0.2

C max 498.93 500 10b 0.101 5 0K1 7.30 50 0

Kb 31.44 50 0Kg 32328 500 0

bg 0.67 3 0

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Chapitre V Application de modèle « PDM »

41

V.6.2 La Station de Pont RN11La comparaison des débits simulés aux débits observés sur la station de Pont RN11 dans

le bassin Côtier Cherchell (55 km²) suivant le mode calage automatique ” sur plusieursévènements est montrée à la figure V.6

Figure V.6 Hydrogramme de calage du modèle sur le sous bassin versant de Pont RN11

Les paramètres statistiques de calage de modèle sont dans le tableau suivant :Tableau V.3 Paramètre statistique du modèle.

Période MSE RCalage De 29/09/1984

à 25/05/19850.12 0.83

Validation De 17/11/1988à 07/01/1989

0.31 0.75

Les paramètres du modèle ‘Pluie-Débit’ (PDM) sont donnés dans le tableau suivant :Tableau V.4 Résultats obtenus pour les différentes valeurs des paramètres de modèle

Paramètres Valeur de calage Maximum Minimumfc 1.194 1.4 0.2

C max 492.9 500 10b 0.1 5 0K1 11.73 50 0

Kb 6.62 50 0Kg 32791 500 0

bg 1.042 3 0

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Chapitre V Application de modèle « PDM »

42

V.6.3 La Station de FREHALa comparaison des débits simulés aux débits observés sur la station de FREHA dans le

bassin Oued Sebaou Rabta (100 km²) suivant le mode calage automatique ” sur plusieursévènements est montrée à la figure V.7.

Figure V.7 Hydrogramme de calage du modèle sur le sous bassin versant de FREHA

Les paramètres statistiques de calage de modèle sont dans le tableau suivant :Tableau V.5 Paramètre statistique du modèle.

Période MSE RCalage De 29/09/1984

à 25/05/19851.06 0.86

Validation De 17/11/1988à 07/01/1989

0.192 0.72

Les paramètres du modèle ‘Pluie-Débit’ (PDM) sont donnés dans le tableau suivant :Tableau V.6 Résultats obtenus pour les différentes valeurs des paramètres de modèle

Paramètres Valeur de calage Maximum Minimumfc 0.76 1.4 0.2

C max 130.07 500 10b 1.171 5 0K1 13.226 50 0

Kb 49.94 50 0Kg 36505 500 0

bg 2.096 3 0

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Chapitre V Application de modèle « PDM »

43

V.6.4 La Station de Fer à chevalLa comparaison des débits simulés aux débits observés sur la station de Fer à cheval

dans le bassin Oued Mazafran (1900 km²) suivant le mode calage automatique ” sur plusieursévènements est montrée à la figure V.8.

Figure V.8 Hydrogramme de calage du modèle sur le sous bassin versant de Fer à cheval

Les paramètres statistiques de calage de modèle sont dans le tableau suivant :Tableau V.7 Paramètre statistique du modèle.

Période MSE RCalage De 29/09/1984

à 25/05/19851.01 0.88

Validation De 17/11/1988à 07/01/1989

0.69 0.71

Les paramètres du modèle ‘Pluie-Débit’ (PDM) sont donnés dans le tableau suivant :Tableau V.8 Résultats obtenus pour les différentes valeurs des paramètres de modèle

Paramètres Valeur de calage Maximum Minimumfc 0.987 1.4 0.2

C max 493.95 500 10b 0.14 5 0K1 26.69 50 0

Kb 29.26 50 0Kg 30703 500 0

bg 0.57 3 0

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Chapitre V Application de modèle « PDM »

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V.7 Discussion

Les résultats obtenus par cette application montrent que le modèle RS-PDM est adapté

pour notre sous bassins, en regardant des bons coefficients de corrélation et le MSE pour le

calage et la validation de modèle pour les quatre sous bassins étudiées.

Le test de ses performances tant pour la simulation de séries chronologiques de débits que

pour la simulation des débits extrêmes, dans quelques applications spécifiques, tend à apporter

les constatations suivantes :

quelles que soient les utilisations qui en sont faites, les données de départ revêtent une

importance majeure tant par leur quantité que par leur qualité ;

le calage automatique des paramètres par défaut du modèle permet de rencontrer les

critères de convergence du logiciel RS-PDM.

Conclusion

Le modèle de la probabilité de distribution de l'humidité de sol « PDM » permet d’obtenir de

bonnes prévisions hydrologiques, ce qui aboutit à une meilleure gestion hydrologique afin de

minimiser les risques d’inondation au sein du bassin versant étudié.

Pour l'application du modèle du « PDM », les paramètres d'entrée utilisés sont les

précipitations journalière, les débits journalières et la surface pour chaque sous bassin.

Le calage du modèle « PDM » montre des valeurs très rapproche du coefficient de corrélation

pour les différents cas de simulation les valeurs du coefficient sont comprises entre 0,77 et

0,89.

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Conclusion générale

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Conclusion générale

Ce mémoire s’inscrit dans le cadre de la contribution à l'étude de la relation"pluie-débit». Cas de quelques sous bassin du Côtier Algérois. Nous avons traité de lasimulation de la transformation de la pluie en débit d’un bassin versant par le modèlede probabilité de distribution de l'humidité du sol (PDM). Il s’agit de présenter unerecherche bibliographique détaillée sur ce modèle et de vérifier sa fiabilité à générerdes données de débit à l’échelle journalière dans quelques sous bassins représentatifsdu Côtier Algérois.

Nous avons commencé le travail par des généralités sur la modélisationhydrologiques. Ensuite nous avons fait une synthèse bibliographique sur quelquesmodèles "pluie-débit» existants et présentation de le modèle « PDM ».

L’étude de la modélisation montre que la genèse du débit à partir de lapluviométrie dépend de plusieurs facteurs et plus précisément du bassin versant lui-même, dans cette ordre nous avons défini l’ensemble des paramètres,géomorphologiques et climatiques, suivi d’une étude détaillée sur la pluviométrie etl’écoulement dans les sous bassin étudiés a été établie.

L’application du modèle PDM à l’échelle journalière sur la banque de donnéesdisponibles dans les sous bassins et la contribution importante qui y est apportée dansla prédiction des débits. Les résultats obtenus dans notre travail indiquent clairementque le modèle PDM peut apporter des réponses satisfaisantes pour la prédiction desdébits à l’échelle journalière dans une zone semi-aride dont les pluies et les débits sonttrès irrégulière.

Les résultats obtenus par cette application montrent que le modèle RS-PDM estadapté pour notre bassin, en regardant des bons coefficients de corrélation et le MSEpour le calage et la validation de modèle pour les quatre sous bassins étudiées.

Le calage du modèle « PDM » montre des valeurs très rapprochés du coefficient decorrélation pour les différents cas de simulation les valeurs du coefficient sontcomprises entre 0,77 et 0,89.

Enfin, nous espérons, que cette étude fera l’objet d’autres travaux qui vontservir à mieux comprendre l’utilisation du modèle PDM, et ce qui se passe dans lagénération des débits journalier en termes de statistique fréquentielle.

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RéférencesBibliographiques

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