Bilan Et Fonctionnement Hydrologique Du Barrage De Béni Haroun (Oued Kébir-Rhumel, Algérie Orientale) Soumya BOULAHBEL. Maître-assistante (A), Doctorante, Laboratoire LASTERNE, Faculté des Sciences de la Terre, de la Géographie et de l Aménagement du Territoire, Université de Constantine I, Algérie. soumyaboulahbel@yahoo.fr Azeddine MEBARKI. Professeur, Laboratoire LASTERNE, Faculté des Sciences de la Terre, de la Géographie et de l Aménagement du Territoire, Université de Constantine I, Algérie. az.mebarki@yahoo.com Résumé : Le barrage de Béni Haroun (bassin du Kebir-Rhumel), d une capacité de 963 hm3, est le plus grand barrage d Algérie. Il est à la tête d un système de transfert hydraulique complexe, à impact régional. Dans les différentes études d avant projet détaillé (APD), l évaluation de l apport régularisé a abouti à des résultats très différenciés, avec un volume régularisé retenu de 435 hm3/an. Les données des bilans de régularisation mensuels et annuels enregistrés par l ANBT ont permis d évaluer les termes du bilan du réservoir sur 8 années de fonctionnement (de 2003/2004 à 2010/2011). En raison des forts apports des oueds Enndja et Rhumel alimentant la retenue, la moyenne interannuelle de l affluent (apport au barrage) a atteint 887 hm3/an, soit plus du double du volume régularisé théorique. Le volume des lâchers par vidange de fond a atteint une moyenne de 739 hm3/an, alors que le volume livré à l AEP ne dépasse pas les 37 hm3/an. Mots clés : apports, bilan, barrage, Béni Haroun, bassin du Kébir-Rhumel INTRODUCTION Le barrage de Béni Haroun se situe au Nord Est algérien, sur l oued Kebir (bassin du KebirRhumel) et est destiné à la fourniture de l eau au profit de plusieurs agglomérations urbaines (près de 3 millions d habitants), et de grands périmètres d irrigation (30 000 ha). Il est à la tête d un grand système de transfert hydraulique comportant une gigantesque station de pompage avec un débit de 21 m3/s sur 700 m de dénivelée, et dont l impact touchera cinq wilayate de l Est (Mila, Constantine, Oum El Bouaghi, Batna et Khenchela). Le bilan de régularisation du barrage est étudié grâce au traitement des données de l Agnece Nationale des Barrages et Transferts (ANBT) relatives à 8 années (2003/04 2010/11) d exploitation de l ouvrage, caractérisées par d abondants apports hydrologiques lors des deux premières années de mise en eau de la retenue. 1. LE BARRAGE BÉNI HAROUN 1.1. Site et données hydrotechniques Le barrage de Béni Haroun est situé à 4 km en aval de la confluence des oueds Rhumel et Enndja, à une quarantaine de km au Nord de Constantine. La superficie totale drainée est de 7 725 km². La digue se situe dans un resserrement de gorges calcaires, là où la géologie est complexe et très cisaillée. Photo.1. Lac de retenue du barrage de Béni Haroun Photo.1. Reservoir dam of Beni Haroun 749
Les caractéristiques hydrotechniques du barrage se résument dans les données du tableau : Tableau.1 : caractéristiques hydrotechniques du barrage La digue Evacuateur de crue Vidange de fond Retenue Type : poids, en Béton Compacté au Rouleau. Hauteur maximale : 107 m au dessus du sol, longueur en crête: 710 m, largeur en crête: 8 m, pente amont: verticale. Cote de la crête: 216,30 m Type: de surface à seuil libre, coursier et saut de ski Emplacement: partie centrale, cote de la crête : 200 m. Débit maximal: 13700 m3/s Niveau du seuil: 140 m, Rive droite, débit maximal: 700 m3/s Niveau normal : 200 m, niveau des plus hautes eaux: 214,8 m, Niveau minimum d exploitation: 172 m - Volume mort (cote 110-172m) : 240 hm3, volume utile: 727 hm3 - Capacité totale (110-200m) : 963hm3 Superficie au niveau normal de la retenue: 39,29 km² 1.2. Le bassin hydrologique Deux sous-bassins forment le Kébir-Rhumel à l amont du site de Béni Haroun (fig. 1) : - l Oued Rhumel qui draine deux zones physico-climatiques distinctes : les hautes plaines semi arides (avec moins de 400 mm de pluies par an), où l on enregistre un apport de 48,6 hm3/an à la station d Ain Smara, et le piémont Sud-tellien au climat subhumide (600 mm de pluies par an). L apport enregistré à Grarem, à l issue d un bassin de 5 320 km2, est de 174 hm3/an ; - l Oued Ennedja draine la partie septentrionale-ouest du bassin versant, caractérisée par une pluviométrie relativement élevée (700 mm/an) et un relief accidenté. L apport annuel mesuré sur la haute vallée, à la station de Douar Tassadane (960 km²) est de 108 hm3/an. Fig.1. Le bassin versant du barrage de Béni Haroun Fig.1. the watershed of Béni Haroun dam A l aval de la confluence Rhumel-Ennedja, l oued Kébir draine un sous bassin bien arrosé, avec des cours d eau au débit abondant. L apport du Kébir-Rhumel atteint 827,5 hm3/an à El Ancer, station la plus proche de l exutoire (mer Méditerranée) 1.3. Les apports estimés par l étude d APD 750
En l absence d une station de jaugeage au site même du barrage, les apports liquides de l oued Kébir, ont été estimés dans le cadre de l étude d A.P.D, par des méthodes empiriques avec des résultats très différenciés. Ces estimations se sont avérées exagérément élevées (apport annuel moyen de 730 hm3 et volume régularisé de 625 hm3 par an, d après l étude d A.P.D. de HARZA, 1985) ou particulièrement faibles (apport de 325 hm3 par an, selon la première évaluation de TRACTEBEL, 1997). En définitive, de nouveaux calculs ont conduit à un apport moyen annuel compris entre 469 hm3 (série 1944-1993) et 590 hm3 (série 1910-1993) et un volume régularisé annuel retenu de 435 hm3 (TRACTEBEL, 1999). Il se trouve que les apports enregistrés au cours de la courte période d exploitation du barrage, sont plus conséquents : 857 hm3/an en moyenne (2003-2010), soit près du double du volume estimé, mais avec de très fortes fluctuations d une année à l autre. 2. BILAN DE REGULARISATION DE 8 ANNEES D EXPLOITATION 2.1. Variations des réserves et apports hydrologiques au barrage Trois phases ont marqué l évolution du remplissage de la retenue. Une première phase, entre 2003 et 2006, où les réserves n ont pas atteint les 300 hm3. Une seconde étape, plus conséquente, entre 2006 et 2010, qui a vu le volume passer de 300 à 600 hm3. Enfin la dernière phase, à partir de 2010 où les réserves ont atteint la capacité maximale, avec un premier déversement de crue enregistré en mars 2012 (fig. 2 et 3). En raison de l importance des volumes évacués par vidange de fond, notamment durant les deux premières années (pour assurer la sécurité de l ouvrage en béton pendant la phase de mise en eau), l évolution des réserves de la retenue ne reflète pas les entrées que représentent les apports des oueds au barrage (fig. 3). Fig. 2. Variations mensuelles des réserves au barrage au 1er jour du mois Fig. 2. Monthly variations in reserves of Béni Haroun dam on the 1st day of the month La moyenne interannuelle des apports (affluent) de 2003/04 à 2010/11 est de 857 hm3/an. Une année exceptionnelle, 2004-05, se distingue par son apport annuel de 2 261 hm3, engendrés par des précipitations très abondantes atteignant un total annuel de 925 mm, enregistré au site du barrage (fig. 4). Or, au terme de cette année, la réserve du barrage n a pas dépassé 182 hm3 (capacité du 1er septembre 2005), à cause des vidanges de fond provoquées volontairement pour les raisons évoquées plus haut. 751
Fig.3. Variations annuelles des apports et des réserves au barrage en début d année Fig.3. Annual Inflows variations and dam reserves at the beginning of the year Fig.4. Variations annuelles des pluies mesurées au barrage BH Fig.4. Annual variations in rainfall measured in BH dam Les fluctuations des apports journaliers au barrage sont directement liées aux hauteurs de précipitations et leur répartition à travers les différentes aires productrices du bassin versant. Comme le montre la figure 5, les épisodes pluvieux exceptionnels de novembre et décembre 2004 ont engendré des crues conséquentes : au pic pluviométrique journalier de 70 mm enregistré le 13 novembre, succède un volume journalier de crue de l ordre de 52 hm3 observé le 14 novembre ; un 2ème pic pluviométrique de 84 mm enregistré le 29 décembre a précédé la crue du 31/12/2004 qui a atteint un volume de 109 hm3. Fig.5. Fluctuations journalières des apports et des pluies au barrage (crues de novembre et décembre 2004) Fig.5. Daily Fluctuations of inflows and rainfall at the dam (flows of November and December 2004) 2.2 Les défluents (pertes et lâchers) 2.2.1 Evaporation et fuites En moyenne interannuelle, les pertes par évaporation à la retenue sont de 30 hm3/an, soit un volume considérable traduisant l étendue de la surface de la retenue (39,3 km²) et l importance des facteurs climatiques. S agissant des débits de fuites, élément non négligeable dans le bilan de régularisation d un barrage, nous ne disposons pas de données de mesures. Les sources qui apparaissent en aval 752
de la digue, sur la rive gauche de la vallée, laissent penser à de probables fuites dues à une karstification au niveau des versants calcaires de la retenue. 2.2.2. Lâchers : vidange de fond, déversements de crue et A.E.P - Les vidanges de fond : Les volumes d eau évacués par vidange de fond ont atteint une moyenne de 679 hm3/an (86% du défluent et 70% des apports moyens). Entre 2003 et 2005 (années très pluvieuses), en plus de maintenir la réserve à un niveau précis pour éviter un remplissage brusque du barrage, la vidange de fond servait à chasser les sédiments charriés par les crues. Les débits de vidange ont, par la suite, baissé avec l évolution du remplissage du barrage. - Les déversements de crue : La date du 13 février 2012 correspond au premier déversement de crue du barrage de Béni Haroun, le niveau de l eau ayant dépassé la cote 201,3 m (1,36 m au dessus de la cote normale). Le débit maximum a atteint 420 m3/s, et le volume cumulé évacué jusqu au 28 février a atteint 295 hm3. - L alimentation en eau potable (A.E.P) : Le barrage a commencé à fournir de l eau pour l AEP de la wilaya de Mila et Constantine en d août 2007. Depuis, les volumes destinés à l AEP connaissent une augmentation, passant de 11 hm3 en 2007 à 106 hm3 en 2011 valeurs modestes comparées aux réserves contenues dans la retenue (fig. 6). Fig.6 : Variation annuelle des pertes et lâchers du barrage BH (2003-2011) Fig.6: Annual variation of outflow from the dam BH (2003-2011) Actuellement, les eaux du barrage alimentent les agglomérations à partir de 2 couloirs d adduction, les agglomérations de la wilaya de Mila (17 communes). Un troisième couloir d adduction alimente le grand Constantine (4 communes) à raison de 66,5 hm3 (données de 2011). CONCLUSION : La moyenne des apports liquides au barrage relative à la courte durée de fonctionnement de Béni Haroun est de 887 hm3/an, volume bien plus important que l apport théorique de 435 hm3/an. La nécessité d effectuer un remplissage progressif du barrage, explique les importants volumes évacués par vidange de fond, notamment durant les deux premières années, caractérisées par une forte pluviosité. En février 2012, le barrage de Béni Haroun se remplit totalement et déverse pendant 4 mois successifs. Les apports hydrologiques au barrage de Béni Haroun s avèrent plus conséquents, comparativement au barrage de 753
Hammam Grouz, situé sur le Rhumel-amont, qui n avait connu son premier déversement de crue qu après 16 ans de fonctionnement. REFERENCES BOULAHBEL S, et BENDJABALLAH H. (2001) Barrage de Béni Haroun : caractéristiques hydrotechniques, hydrologiques et aménagement, Mémoire d'ingénieur en Aménagement de milieux physiques, université de Constantine (en arabe) 96 p. BOURBIE M.A. (2008) Impacts du barrage de Béni Haroun et de son système de transfert sur les milieux naturel et humain, Mémoire d'ingénieur en Aménagement de milieux physiques, université de Constantine (en arabe). HARZA ENGINEERING COMPANY. (1985) Etude d Avant-Projet Détaillé d un barrage sur l oued Kébir ou l un de ses affluents, Alger, A.N.B. MEBARKI A. (2005) Hydrologie des bassins de l Est algérien : ressources en eau, aménagement et environnement, Thèse de doctorat d Etat, Université Mentouri de Constantine, 360 p. MEBARKI A, et BENABBAS C, et GRECU. (2008) Le système «Béni-Haroun» (Oued Kébir-Rhumel, Algérie): aménagements hydrauliques et contraintes morpho-géologiques. Analele Universitatii Bucaresti Geograpfie ANUL LVII : 37-51. TRACTEBEL Ingénierie (1999) Transfert de Béni Haroun, Rapport de synthèse, vol. 1, Alger, A.N.B. ZOUAOUI Abbes (2010) Transfert des eaux du barrage Béni Haroun et AEP des wilayate de Constantine et Mila (couloir 1, 2 et 3), Mémoire d'ingénieur en Aménagement de milieux physiques, université de Constantine (en arabe), 86 p. 754