Utilisation du logiciel WEAP pour la modélisation de la gestion des eaux de surface du bassin versant de Medjerda

Transcription

1 Utilisation du logiciel WEAP pour la modélisation de la gestion des eaux de surface du bassin versant de Medjerda.. Issam Nouiri 1, Nour Chalghoum 1, H Sen Ben Ali 2, Larbi Djabri 3 1 Laboratoire des Sciences et Technologies de l eau, Institut National Agronomique de Tunisie (INAT). inouiri@iresa.agrinet.tn 2 Direction Générale des Barrages et des Grand Travaux Hydrauliques (DGBTH), Ministère de l Agriculture, des Ressources Hydrauliques et de la Pêche 3 Laboratoire Ressource en Eau et Développement Durable. Université Badji Mokhtar Annaba. Algérie. Résumé La présente étude a pour objectif le développement d un outil d aide à la décision pour contribuer aux efforts d amélioration de la gestion des ressources en eau de surface du Nord de la Tunisie déployés par différent intervenants. Le bassin versant transfrontalier Tuniso-Algérien de la Medjerda constitue la zone d étude ( Km²). Ce système se base sur un ensemble de barrages qui assurent le stockage des eaux des précipitations et leurs distributions aux usagers ainsi que la protection contre les inondations. La méthodologie adoptée a reposé en premier lieu sur la construction d une base de données (BD) cartographique (6 couches), climatique (52 stations pluviométriques et 10 stations hydrométriques) et physique (8 réservoirs et 43 rivières) couvrant la zone de l étude. En deuxième étape, il est élaboré un modèle conceptuel du système de mobilisation des eaux de surface sur le logiciel Water Evaluation And Planning (WEAP). La troisième étape a consisté en l établissement des relations entre les nœuds du modèle conceptuel avec la BD. Un essai de calage du modèle a formé la dernière étape de la méthodologie. Ce travail a abouti à la construction d un outil de modélisation les écoulements de surface et le stockage de l eau dans les barrages, sous l effet des précipitations journalières observées aux 52 stations météorologiques considérées dans la zone de l étude. Il est aussi modélisé les besoins en eau des 13 sites agricoles et 3 urbains ainsi que les débits dans les 16 liaisons de connexions. Les essais de calage ont permis d approcher significativement les volumes d eau stockés dans 50% barrages modélisés aussi bien que des 60% stations hydrométriques sur le réseau hydrographique. Mots clés : Modélisation, Bassin versant Transfrontalier, Medjerda, Eaux de surface, WEAP 1. Introduction Le bassin versant de la Medjerda est contrôlé par un ensemble de 8 barrages disposés de l amont vers l aval d une manière à assurer une connexion des ressources pour satisfaire dans un premier lieu les demandes locales et les transferts entre les régions et maitriser les écoulements de crue en deuxième lieu. Face à cette complexité du système hydraulique et l importance des objectifs de la gestion, un outil d aide à la prise de décision serait très utile pour orienter le choix du gestionnaire aussi bien dans les périodes normales que celles de pénurie et d abondance. Le présent travail, a pour objectif principal la contribution à la modélisation de la gestion des ressources en eau du Nord de la Tunisie : le bassin versant de la Medjerda. Il s agit de mettre au point un outil capable de modéliser les apports d eau de surface, les transferts d eau, les comportements des barrages et les demandes face à des scénarios climatiques et de gestion très variée. Le projet est dans sa quatrième expérience à travers une collaboration entre le laboratoire des Sciences et techniques de l eau (STE) de l Institut National Agronomique de Tunisie (INAT) et le Ministère de l'agriculture, Direction Générale des Grands Barrages et des Grands Travaux Hydrauliques (DGBGTH). 2. Matériels et méthode La méthodologie adoptée a reposé en premier lieu sur la construction d une base de données (BD) cartographique (6 couches), climatique (52 stations pluviométriques et 10 stations hydrométriques) et physique (8 réservoirs et 43 rivières) couvrant la zone de l étude. La période de simulation couvre les années entre 2008 et 2013 avec un pas de temps journalier. En deuxième étape, il est élaboré un modèle conceptuel du système de mobilisation des eaux de surface sur le logiciel «Water Evaluation And Planning» (WEAP) (Yates, 2005). Le système étudié comprend 13 sites de demande destinés à l irrigation (Béja1, Béja 2, Kef,

2 Jendouba 1, Jendouba 2, Mannouba, Siliana 1, Siliana 2, Siliana 3, Nabeul, Ariana, Bizerte et Ben Arous) dirigés par l intermédiaire de 10 CRDA et 3 sites de demandes pour l eau potable (Ghedir El Golla 1, Ghedir El Golla 2 et Ghedir El Golla 3). La troisième étape a consisté en l établissement des relations entre les nœuds du modèle conceptuel avec la BD. Un essai de calage du modèle a formé la quatrième étape de la méthodologie. En dernière étape, les résultats réels de l exploitation et de la gestion des barrages concernés et les résultats du modèle de simulation sont comparés pour caractériser les performances du modèle, évaluer les apports d eau et caractériser la gestion actuelle du système de barrages du Nord de la Tunisie. 3. Résultats et discussion 3.1 Présentation du cas d étude Le cas d étude est le système hydraulique le plus important et le plus hiérarchisé de la Tunisie : Le bassin versant transfrontalier Tuniso-Algérien de la Medjerda (Figure 1). Figure 1. Localisation du bassin versant de la Medjerda (DGBGTH, 2008) Ce système se base sur un ensemble de barrages qui assurent le stockage des eaux de ruissellement suite aux précipitations et leurs distributions aux usagers ainsi que la protection contre les inondations. La Medjerda, qui mérite le qualificatif de fleuve, est de longueur 460 km dont 350 en Tunisie. Son bassin versant couvre une superficie de km² dont 32% en Algérie orientale. Les affluents de la rive droite découpent les versants nord de la Dorsale et les plaines telliennes (oued Mellegue, oued Siliana oued Tessa). Les affluents de la rive gauche drainent les versants Sud de la Kroumerie et les plaines de la Béjaoua (Oued Bou Heurtma, Oued Béja, oued Zarga). Il est également considéré des principaux affluents qui lui sont connectés du côté Algérien: Oued Meskiana Oued Ksob, Oued Gueltara et Oued Guergoub el Melah (Figure 2). Figure 2. Le réseau hydrographique et les barrages (DGBGTH, 2000).

3 3.2 Résultats Ce travail a abouti à la construction d un outil de modélisation les écoulements de surface et le stockage de l eau dans les barrages, sous l effet des précipitations journalières observées aux 52 stations météorologiques considérées dans la zone de l étude (Figure 3). Figure 3. Modèle Conceptuel du système de gestion des eaux de gestion sous WEAP. Les résultats de simulation ont montré que les demandes en eau agricole gardent un niveau annuel constant (Figure 4). En effet l analyse des besoins annuels entre 2008 et 2012 a montré une légère modification qui ne touche pas tous les gouvernorats. Ceci peut être expliqué par les superficies constantes des zones irriguées. Figure 4. Evolution de la demande en eau des sites de demande. Pour les demandes en eau potable, il est constaté une évolution croissante pour le site de demande Ghedir El Golla vu le poids démographique croissant des gouvernorats alimentés au Grand Tunis (Figure 4). Il en ressort également que sur 16 sites de demande, il y a uniquement 2 sites qui présentent des fluctuations concernant la satisfaction. Ces 2 sites sont : le périmètre de Lakhmes alimenté du barrage Lakhmes et le périmètre de Rmil alimenté du barrage Rmil. La comparaison entre les bilans observés et simulés pour les barrages étudiés montre une surestimation des apports pour les barrages Sidi Salem et Mellègue (Figures 5 et 6) et une cohérence pour les autres barrages. Parmi les résultats de simulation, l évolution des volumes d eau dans les barrages a été établie pour la période d étude.

4 Figure 5. Bilan journalier du barrage Sidi Salem Figure 6. Bilan journalier du barrage Mellègue Les premiers essais de calage ont permis d approcher significativement les volumes d eau stockés dans 50% barrages modélisés. Les essais de calage ont réussi pour les barrages Sidi Salem, Beni Mtir, Bou Hertma et Kesseb. Des difficultés sont rencontrées lors du calage des stocks d eau calculés des barrages Mellègue, Seliana, Lakhmes et Rmil. Le calage est jugé réussi pour 60% des stations hydrométriques de la zone d étude. Les figures suivantes présentent les stocks d eau calculés et observés aux barrages Sidi Salem (Figure 7), Bou Hertma (Figure 8), Béni Mtir (Figure 9), Kasseb (Figure 10), après calage. Figure 7. Courbes calculée et observée du volume du barrage Sidi Salem après calage. Figure 8. Courbes calculée et observée du volume du barrage Bou Hertma après calage.

5 Figure 9. Courbes calculée et observée du volume du barrage Béni Mtir après calage Figure 10. Courbes calculée et observée du volume du barrage Kasseb. 4. Conclusion En vue d améliorer et de valoriser l outil d aide à la décision développé sous WEAP, il est proposé d'alimenter le modèle par des données (pluviométrie, débits, stocks, évaporation, etc ) plus précises et continues, ce qui nécessitera la réhabilitation du réseau de mesure actuel, et former les ingénieurs et les responsables de la DGBGTH à l utilisation du modèle construit sous WEAP. Ainsi l'ancrage de l'outils de gestion dans les services chargés de la gestion facilite son utilisation dans la prise de décision. Des sessions de formation sur l utilisation de WEAP ont été réalisées durant l année 2015 pour la majorité des ingénieurs de la DGBGTH, ainsi que d autres directions générales du Ministère de l Agriculture, des ressources hydrauliques et de la pêche. 5. Références bibliographiques Gestion Optimal des ressources en eau GEORE, Plan guide relatif à la mise en œuvre de gestion en temps réel des ressources en eau en Tunisie. Guinot V., Gouberbesville P Calibration of physically based models: Backs to basics? Journal of hydroinformatics, 5(4): Hadded R., Nouiri I., Apshihabi O., Tarhouni J., A Decision Support System to manage the ground water of the zeuss Koutine. P Mamou A., Kassah A., Eau et développement dans le sud tunisien, Cahiers du CERES, série géographique, 23, Tunis, 286 p. Yates D WEAP21- A Demand, Priority, and Preference-Driven water planning Model, International water Resources Association.