Etude des transports solides sur le bassin versant du Bouregreg (Maroc)

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1 Etude des transports solides sur le bassin versant du Bouregreg (Maroc) Janvier Septembre 2011 Le 23 Septembre 2011 Meryem Elbaraka Encadrants: G.Mahé & C.Dieulin

2 Sommaire Introduction: cadre et objectif de l étude Définitions Erosion (facteurs, processus, ) Transports solides (facteurs, ) Aperçu sur la zone d étude le bassin versant du Bouregreg Démarche de travail Exemples des méthode de quantification Etude établie (TS+bathymétrie) Démarche entreprise Résultats et discussion Conclusion

3 Introduction Cadre de l étude Plan Bleu (2005) objectif Projet SIGMED - étude des relations homme/transfert d eau/transport sédiment - développer une recherche scientifique ouverte au dialogue avec tous les acteurs, et en particulier les régions Sud Deux bassins versants du Maghreb: -Le Bouregreg (Maroc) -L oued Mina (Algérie)

4 Introduction Cadre de l étude Au niveau du Bassin versant du Bouregreg Facteurs climatiques, physiques, géomorphologiques forte dégradation Phénomène de l érosion: transport solide envasement des retenues d eau (barrage) Objectif de l étude Comprendre et évaluer les risques de l érosion par la quantification des transports solides { l échelle du bassin versant du Bouregreg (Maroc)

5 Aperçu sur la zone d étude le bassin versant du Bouregreg (Maroc)

6 Aperçu sur la zone d étude: le bassin versant du Bouregreg Aperçu sur la zone d étude (BV du Bouregreg) Géographie Pays : Maroc 1,8 millions d habitants Superficie de l ordre de 9800 km 2 Rectangle - Longueur 184,2 km - largeur de 19,2 km Altitude varie de 0 à 1727 m (50% de sa surface altitude de 500 à 1000 m)

7 Aperçu sur la zone d étude: le bassin versant du Bouregreg Le réseau hydrographique Principaux cours d eau l oued Bouregreg - débit entre 23 et 1500 m³/s - Superficie =4000 km 2 environ km de logueure Oued Bouregreg l oued Grou (3600 km 2 ) - Affluents : Akrech (150 km 2 ) Korifla (1900 km 2 ) El Agbani et al., 1992 collecte & transport des particules détritiques issues de l altération et de l érosion.

8 Aperçu sur la zone d étude: le bassin versant du Bouregreg Le réseau hydrographique Principal ouvrage Barrage de Sidi Mohammed ben Abdellah (SMBA) Mise en service 1974 Seul barrage dans la zone Capacité en eau: 426 Mm 3 à 1025 Mm 3 OUED AKRECH Barrage Sidi Mohamed Ben Abdallah Problème d envasement

9 Aperçu sur la zone d étude: le bassin versant du Bouregreg Contexte climatique (facteur de l érosion) Climat semi aride triple action Altitude (tempéré NE, semi aride SW) Ouverture sur l océan Altlantique Latitude Précipitations irrégulières (2 saisons) Moyenne annuelle: 440 mm (contraste N/S) Température moyenne: 18 C Forte évaporation (entre 800 mm/an et 1600 mm/an) Pluie moyenne mensuelle du bassin versant Les facteurs climatiques renseignent sur la dynamique de l érosion des terres et la dégradation des sols.

10 la zone d étude: le bassin versant du Bouregreg Géomorphologie du bassin versant: Collines & plateaux sous forme de plaines sillonnées par de profondes vallées (ravins d érosion). Pente: moyenne faible (estuaire) forte à très forte (40% du bassin) Comporte 2 parties : Partie nord-est: bassin du Bouregreg (3830 km2); phénomène de l érosion du au fortes altitudes Partie sud-ouest(5760 Km2) : bassin de l oued Grou et ses 2 affluents. transport + sédimentation par les cours d eau inférieurs

11 la zone d étude: le bassin versant du Bouregreg Types des sols Sols peu évolués - faibles profondeurs - zones à forte pente - Exposition SW (schistes) Sols bruns forestier - Profondeurs de quelques cm à plusieurs m - zones à faible pente (%Mo) Source: DPAK

12 la zone d étude: le bassin versant du Bouregreg Occupation des sols: 7 forêts aménagées (dense: chêne liège) En forte activité: - Agriculture (en 24 ans de 5300 km2 à 2500 km2) - Pâturage + grande zone cultivées en lavande (médecine)

13 Définitions érosion et transport solide

14 Erosion hydrique: Ensembles de processus physiques et chimiques par lesquels le sol et les roche sont soumis à une abrasion Causes: Région méditerranéenne (BV du Bouregreg): Climat variable (pluies, température) + sols schisteux peu profonds+ Couvert végétal, relief inégal Formes: Ravins profonds érosion en nappe, linéaire (rigole { ravins), sédimentation dans les retenues d eau Transport solide: matières en suspension, charriage, saltation lors d un événement d averse /crue ruissellement Facteurs: humidité antérieure du sol, forte pluies, période de l année (haute eaux), nature géologique du BV, lame d eau.

15 Transports solides (en suspension): méthode de quantification In Situ: échantillon contenant en eau chargée en MES, renseignement sur bassin, oued, station, date précise lieu, côte { l échelle de la station. Laboratoire: mesure de [MES] généralement en g/cm3 1) Filtration 2) Séchage (étuve à 100 C en moyenne) 3) V total (eau+particules) V (filtre) = V dépôt solide (cm3) Modélisation: - empirique: exemple USLE (équation universelle de perte en sol), A = R * K * (LS) * C *P + modèles débits/mes régressifs+ conceptuels (mécanisme de détachement par un assemblage du reservoir)+ physique distribué Limites USLE: parcelles seulement+ toute surface est soumise { l érosion (#0), mets pas en évidence l interaction entre les facteurs + demande de résulats.

16 Démarche du travail

17 Données collectées durant le travail: Données hydrologiques (ABHBC): Qj, pluie ( ) Transport en suspension de trois stations (DRPE): Sidi Jabeur, Lalla Chafia et Tsalat depuis 1976 à Seule étude sur les transports solides (Lahlou, 1971) Relevés bathymétriques (DRPE): 7 campagnes de 1985 à 2009 Barème d étalonnage des trois station (jaugeage hauteurs/débits) (DRPE) Représentation spatiale de l'érodibilité des sols et des transports solides sur le bassin versant du «Bouregreg» à l'aide de SIG Mars 2011

18 Méthodologie et perspectives du travail Méthode de travail établie 1. 1 er objectif: division du bassin en trois sous bassins répartis sur la totalité du bassin(grou, Korifla et Bouregreg). 2. Calcul des quantités de MES transportées sur chaque sous bassin: Seulement 3 stations étudiée seulement Grou et Bouregreg 2. Calcul de Somme de tonnages annuels ensemble du bassin 3. Etude des données bathymétriques et lien avec les transports solides 4. Comparaison avec les données de Lahlou (1971) sur station Ain Es Soltan Représentation spatiale de l'érodibilité des sols et des transports solides sur le bassin versant du «Bouregreg» à l'aide de SIG Mars 2011

19 Méthodologie et perspectives du travail Calcul des quantités de MES transportées sur: l oued Grou: Sidi Jabeur L oued Bouregreg: Tsalat (amont) Lalla Chafia (aval) Représentation spatiale de l'érodibilité des sols et des transports solides sur le bassin versant du «Bouregreg» à l'aide de SIG Mars 2011

20 Méthodologie et perspectives du travail Calcul des quantités de MES transportées sur chaque sous bassin Mesure des MES: pas régulières au cours du temps et ne tient pas en compte la variation des débits (effet de crue négligé). IRE INDICE ANNEE MOIS JOUR HEURE MINUTE HAUTEUR NU CHARGE DIFF VOLUME cm g/cm mm ,73 6,14 2, ,45 6,42 2, ,5 9,07 5, ,68 7,76 4, ,55 5,39 1, ,78 5,51 1, ,69 3,75 0, ,88 8,41 4, ,62 5,57 1, Etablissement d une courbe de tarage Q f (h): à chaque Représentation spatiale de l'érodibilité des sols et des transports solides sur le bassin versant du «Bouregreg» à l'aide de SIG Mars 2011

21 Méthodologie et perspectives du travail Calcul des quantités de MES transportées sur chaque sous bassin Pourquoi une courbe de tarage? Extraction des débits instantanés depuis la courbe Q= f(h), puis calcul des tonnages instantannés: Q is = C * Q il (Lahlou, 1976) Q is : Débit instantané solide en 10-3 t/s C : Concentration instantanée de MES Q il : Débit instantané liquide en m 3 /s Comment? Depuis le barème d étalonnage y = a x 2 + b x + c y: côte de mesure x: débit instantané

22 Méthodologie et perspectives du travail Sidi Jabeur Calcul des quantités de MES transportées sur chaque sous bassin Problème 1: Pas de correspondance entre H(barème) et H (tonnage)! Conversion depuis un tableau d échelle non numérisé Problème 2: Pas de correspondance entre les débits solides calculés et les débits journalier de la station! Simplification de la méthode: calcul simple des moyennes des débits instantanées. Station Source année jour Janv.Q(m 3 /s) ABHBC ,88 Courbe de tarage ,06 ABHBC ,631 Courbe de tarage ,73 ABHBC ,1 Courbe de tarage ,73

23 Méthodologie et perspectives du travail Résultats et discussions Manque de données calculs des tonnages en 1978 seulement. Résultats: ETAPE 1 ANNEE STATION SOUS BASSIN DEBIT MASSIQUE SOLIDE (10 3 t/an) SUPERFICIE DU BASSIN CORRESPONDA NT (km 2 ) DEGRADATION SPECIFIQUE (t/km 2 /an) Sidi Jabeur Grou 150, , LallaChafia Bouregreg (milieu) 117, , Dar Es Soltane Bouregreg (aval)

24 Méthodologie et perspectives du travail Résultats et discussions Résultats: ETAPE 2 Calcul des TS entre les stations et SMBA Délimitation des sous bassins Utilisation de l MNT Calcul des surfaces correspondantes (SIG) sous Arc info (Arc Gis) ANNEE Zone DEBIT MASSIQU E SOLIDE (10 3 t/an) 1978 Sidi Jabeur- SMBA LallaChafia -SMBA 48,43/ (3110/806) = 12,57 36,47/ (3230/514) = 5,80

25 Méthodologie et perspectives du travail Résultats et discussions Résultats: ETAPE 3 Tsalat (Février 1978) 20, Lalla Chafia (Février 1978) 100, Zone plus sensible! Sidi Jabeur (Février 1978) 26,

26 Méthodologie et perspectives du travail Résultats et discussions Relation Géomorphologie/transports solide/sensibilité Lalla Chafia (Février, 1978) Zone en aval des hautes altitudes Longueur de l oued Vitesse d écoulement plus grande Matériaux vulnérables { l érosion

27 Méthodologie et perspectives du travail Résultats et discussions Détermination de l envasement du SMBA Mesure de différences de volumes en eaux: évolution des volumes d eau annuels Entre 1985 et 2009(Mm3) = +36,71 Mm3

28 Taux d envasment du Barrage entre 1985 et 2009 Lâchers du barrage

29 Relation précipitation/transports solide : périodes sèches Pluie (mm) Explique la faible variation des niveau d eau en 2003 et : pluies maximales Explique le faible apport en matière au niveau du barrage comparant aux autres années. Récapitulatif: De 1985 à 2009: tonnes 1, tonnes par année en moyenne (intégration du facteur 1,2 appliqué aux bassins versants marocain)

30 Conclusion Forte érosion au niveau du Bassin du Bouregreg Ds=103, t/km2/an (Lalla Chafia+ Sidi Jabeur) proche de Ds(Ain Es Soltane) en 1971 estimée de Ds=185, t/km2/an Piste de progrès Etude de l érodibilité (facteur K) pour spatialiser Zone SW depuis modélisation du facteur «permiabilité». Plus de campagnes de mesure des TS complètes: comparaison avec données de Bathymétrie Modèles statistiques sur les transports solides (plus fiable).

31 Meri de votre attention