Génération stochastique d'averses et de leurs index d'érosivité pour la simulation de la dynamique érosive en Tunisie centrale

Résumé

Le modèle proposé est un générateur stochastique d'averses couplé à un modèle empirique de calcul de leurs érosivités, calé à une série pluviographique de 15 ans d'observations. Notre objectif est de développer une démarche probabiliste, qui permettrait d'étudier les conséquences érosives des pluies dans le temps, en cumulant l'érosivité consécutive des pluies simulées durant plusieurs années, supposée proportionnelle à la dégradation des sols, ou au transport solide en suspension sur la même période. Cette génération peut en effet se faire sur plusieurs années calendaires, et nous permettrait de ce fait d'éviter d'être limité par la taille des échantillons. L'ensemble pouvant être utilisé en mode opérationnel, pour reconstituer de très longus séries d'épisodes pluvieux dans l'objectif d'étudier le cumul de leur érosivité dans le temps. Cette démarche ne contredit pas les approches expérimentales, qui ont une réalité concrète de terrain, bien au contraire elle les conforte et permet d'avancer davantage dans la réflexion posée par la problématique de l'érosion hydrique.     

Synthèse des techniques d'homogénéisation des séries climatiques et analyse d'applicabilité aux séries de précipitations

Résumé

Au cours des dernières décennies, plusieurs méthodes d'homogénéisation ont été développées pour corriger les ruptures artificielles dans les séries climatiques. Elles ont été développées dans divers pays, pour différentes situations et avec des domaines d'application différents. Cet article présente une revue exhaustive des méthodes d'homogénéisation des séries climatiques publiées dans la littérature. Une analyse critique de ces méthodes ainsi qu'une réflexion sur leur applicabilité aux séries de précipitations totales annuelles sont également présentées.     

Identification of runoff generation processes using combined hydrometric,tracer and geophysical methods in a headwater catchment in South Africa / Identification des processus de génération de l'écoulement par combinaison de méthodes hydrométriques,de traçage et géophysiques dans un bassin versant sud-africain

Résumé

Des mesures hydrométriques classiques et l'imagerie 2-D de résistivité électrique (IRE) détaillée ont été combinées avec le prélèvement de traceurs pour identifier les processus hydrologiques en jeu dans un bassin versant semi-aride de la province Cap-Oriental, en Afrique du Sud. L'étude des événements de précipitation et d'écoulement a souligné la forte relation qui existe entre les précipitations et les caractéristiques de la génération des écoulements. L'observation du potentiel hydrique du sol ainsi que du niveau d'eau souterraine a mis en évidence le développement d'une nappe perchée dans le sol. Ces résultats sont confirmés par des séparations d'hydrogrammes à base de traceurs et illustrent le rôle important des écoulements souterrains superficiels. L'étude par IRE a permis de mieux connaître la structure du sous-sol. Finalement, l'étude par IRE, combinée avec des mesures obtenues par réflectométrie en domaine temporel (TDR), a permis d'extrapoler à des mesures sélectives de teneur en eau. Pour récapituler, l'utilisation et la combinaison de différentes méthodes de terrain ont mené au développement d'un modèle conceptuel du fonctionnement hydrologique de ce bassin versant. Le rôle dominant des mécanismes de subsurface a été démontré.     

Application du réseau des neurones artificiels à la prévision des débits horaires: Cas du bassin versant de l’Eure,France

RÉSUMÉ

Les modèles pluie–débit sont fortement utilisés dans la gestion des risques hydrologiques et la prévision des crues. Dans cette étude, nous présentons un modèle pluie–débit pour la prévision des débits horaires basé sur la technique des réseaux de neurones artificiels (RNA). Ce modèle a été développé et appliqué sur le bassin versant de l’Eure au Nord-Ouest de la France afin de dépasser les problèmes dus à la non-linéarité de la relation pluie–débit et à l’imprécision des données collectées. La création de ce modèle a nécessité plusieurs étapes pendant lesquelles nous avons pu déterminer les paramètres du modèle permettant la compréhension de la complexité hydrologique et la production des informations nécessaires à la prévision. Elles ont abouti à un modèle de réseau de neurones artificiels capable d’effectuer, en quelques secondes, des prévisions des crues efficaces jusqu’à un horizon de prévision de 48 h. Ces résultats confirment que les modèles RNA peuvent jouer un rôle important dans le domaine de la prévision car capables de modéliser la non-linéarité des relations pluie–débit rencontrées sur certains bassins hydrologiques.

Editor Z.W. Kundzewicz Associate editor E. Gargouri     

Efficacité des aménagements de lutte contre le ravinement: cas du bassin versant d’El Hnach (Tunisie)

Résumé

La lutte contre le ravinement a longtemps été un point clé des stratégies de lutte contre l’érosion en milieu méditerranéen. Cependant l’évaluation de l’efficacité des stratégies et pratiques d’aménagements fait défaut. Dans ce contexte, l’objectif du présent travail est de proposer et tester une méthode d’évaluation de l’efficacité d’aménagements réalisés pour limiter le ravinement. La démarche adoptée s’appuie sur l’interprétation de photographies aériennes de différentes dates. Elle est développée sur le bassin versant tunisien d’El Hnach (3,7 km²), partiellement aménagé vers 1989 avec diverses pratiques anti-érosives (plantations d’arbres, construction de banquettes, de seuils et de cordons de pierre). La comparaison entre zones aménagées et zones non aménagées est réalisée après correction des effets pente, lithologie et climat grâce à une normalisation par rapport au comportement de secteurs « témoins » non aménagés. La cartographie de l’évolution des longueurs de ravines entre 1952 et 2004 a permis de mesurer les dynamiques de ravinement et de mettre en évidence la grande variabilité de l’efficacité des aménagements selon le contexte de pente et de géologie.

Editeur Z.W. Kundzewicz; Editeur associé G. Mahé

Citation Rebai, H., Raclot, D., et Ben Ouezdou, H., 2013. Efficacité des aménagements de lutte contre le ravinement (cas du bassin versant d’El Hnach, Tunisie). Hydrological Sciences Journal, 58 (7), 1532–1541.     

Dynamique et modélisation des crues dans le bassin du Mono à Nangbéto (Togo/Bénin)

Résumé

Les inondations des dernières années en Afrique de l’Ouest rendent nécessaire la prévision hydrologique pour réduire la vulnérabilité des populations. Nous avons étudié la dynamique des crues dans le bassin du Mono en amont du barrage de Nangbéto (Togo et Bénin) par des méthodes statistiques et déterministes. L’augmentation des précipitations au cours de la décennie 1990 et la mise en eau du barrage de Nangbéto en 1988 ont modifié le régime du Mono, dont les débits d’étiages ont augmenté. Les débits entrants et sortants du barrage sont équivalents, même lors des crues. Les maximums annuels des débits entrants peuvent être modélisés par une distribution des valeurs extrêmes (GEV) de type Fréchet, tandis que ceux des débits sortants, suivent une loi GEV de type Weibull (bornée). Le mécanisme dominant de génération des crues dans le bassin est la montée progressive des eaux associée à l’augmentation de la saturation des sols. L’analyse des débits de crue entre 1988 et 2010 n’a pas montré d’augmentation de la magnitude ou de la fréquence des crues. Le modèle GR4J reproduit bien les débits de crues en période calage, mais ces critères de performance se dégradent lorsque l’on s’en éloigne. Dans ces conditions, l’utilisation de ce modèle pour évaluer les risques futurs de crues serait hasardeuse et il est nécessaire d’envisager d’autres types d’approches.     

Hétérogénéité des cotes piézométriques et structuration en blocs dans les aquifères côtiers marocains

Résumé

La présente note a pour objectif de corréler les variations de cotes piézométriques, d'examiner le fonctionnement hydrogéologique du bassin côtier de la Mamora et de reconstituer la configuration géométrique de son aquifère. Cette étude se base sur l'utilisation conjointe des approches hydrogéologiques, géophysiques et structurales. L'analyse spatiale et temporelle de la piézométrie a mis en évidence une variation du comportement de la nappe et une hétérogénéité des cotes piézométriques. Les failles de direction NE-SO et NO-SE, identifiées lors de ce travail, permettent d'envisager l'existence d'un système de blocs, qui expliquerait le décalage entre les compartiments plio-quaternaires et la différence de cote piézométrique entre le nord et le sud de cet aquifère.     

Modélisation directe et inverse de l'écoulement souterrain dans les milieux poreux

Résumé

Le présent article montre l'intérêt des simulations mathématiques dans la compréhension des aquifères complexes et hétérogènes. Le réservoir côtier du Maroc occidental est un exemple qui traduit une répartition spatiale des corps perméables et imperméables, d'où la nécessité d'approfondir la connaissance de son fonctionnement hydrogéologique en termes de modélisation numérique. Le modèle hydrodynamique proposé repose sur la résolution du problème direct et inverse. La simulation de l'écoulement (problème direct) en régime permanent a montré la persistance de grands écarts entre la piézométrie mesurée et calculée. Cette anomalie de calage est expliquée principalement par le caractère hétérogène et fissuré, incompatible avec la dérivation de l'équation de diffusivité qui présuppose un milieu continu et un régime laminaire plutôt que turbulent. Deux cartes principales ont été obtenues: (a) une carte des polygones de la conductivité hydraulique dont les valeurs varient entre 50 × 10^?4 et 80 × 10^?4 m/s; et (b) une carte des polygones de recharge avec des valeurs comprises entre 4.5 × 10^?9 et 5 × 10^?14 m/s. Le calage du modèle d'écoulement recherché dans la résolution du problème inverse consiste à identifier les paramètres de l'aquifère à partir de la piézométrie connue. Le code d'inversion PEST (Parameter ESTimation) a été utilisé pour créer des cartes montrant des polygones de la conductivité hydraulique et de la recharge avec des valeurs très similaires aux résultats du modèle conceptuel.     

Morphologie fractale du réseau hydrographique

Résumé

Le logiciel TraPhyC-BV a été élaboré pour extraire des données des modèles numériques de terrain, les composantes de l'hydrologie: réseau de drainage, réseau hydrographique, sous-bassins versants et caractéristiques hydrogéomorphométriques intervenant dans le fonctionnement du bassin versant. A différentes échelles d'observation, le réseau hydrographique étudié présente une structure très variable. On a fait appel à la géométrie fractale pour identifier des relations “grandeur mesurée/jauge de mesure” afin de quantifier l'arborescence et détecter des propriétés invariantes d'échelle.     

L'aération naturelle et artificielle des lacs

Conclusion Par ce qui précède, on se rend compte que chaque lac constitue un cas particulier qui doit être étudié pour lui-même et que l'aération artificielle d'un lac de grandes dimensions est susceptible d'être réalisée. A notre époque les lacs prennent de plus en plus d'importance comme réservoirs pouvant servir à l'alimentation en eau potable. Pour remplir ce r?le il est indispensable que la qualité de l'eau soit satisfaisante afin d'éviter des traitements co?teux. On peut dire que l'aération artificielle, malgré le co?t initial des installations et la consommation annuelle d'énergie électrique, est le procédé le plus économique pour améliorer l'eau d'un lac eutrophe. Actuellement la consommation de l'eau augmente partout et dépasse parfois dans certaines agglomérations 1000l/habitant/par jour. Dans ces conditions les frais d'exploitation d'une station d'aération conjuguée avec un service important de distribution d'eau ne grèvent le prix de revient du mètre cube que d'un supplément minime. Il est évident que l'emploi de l'aération artificielle pour assainir un lac ne dispense pas de combattre les causes originelles de la pollution des eaux. C'est un procédé auxiliaire précieux qui peut aider un lac à rétablir son équilibre biologique compromis par les conséquences de l'eutrophie. Cet article résume les idées exposées par l'auteur à l'occasion d'un colloque organisé à Zurich le 22 février 1957 par le Prof.Jaag, président de la Commission hydrobiologique de la Société helvétique des sciences naturelles.