Rapport de Stage Nadia Hfa Zineb Najmi PDF [PDF]

Zitiervorschau

Agence du Bassin Hydraulique de Souss Massa et Draa (ABHSMD)

École Nationale Supérieure des Mines de Rabat (ENSMR)

Mémoire de stage de formation Département: science de la terre Option : Hydro-géotechnique

SUJET :

Surélévation du barrage Aoulouz : Etudes hydrologiques Réalisé par :

 Nadia HFA  Zineb NAJMI Encadré par :

 Mr Hamza ELHIMRI

Année 2015/2016

Remerciement

Remerciement L’accomplissement du présent travail n’a été possible qu’avec le soutien de DIEU et de certaines personnes : Nous souhaiterons alors remercier Monsieur le Directeur de l'Agence du Bassin Hydraulique de Sous Massa Draa de nous avoir admis pour ce stage et de nous ‘avoir bien supervisé durant notre présence ici D’amples remerciements sont dus à M. Hamza ELHIMRI notre encadrant de stage pour son soutien et ses conseils qui nous ont été de plus grande aide. Son encadrement et son attention ont été indispensables pour l’accomplissement des objectifs de stage. On ne peut passer sans remercier nos familles et tous ceux qui nous ’ont soutenu pour la recherche du stage et puis pendant toute la durée de celui -ci. Nous voudrons également remercier nos professeurs à l ’École Nationale Supérieure des Mines de Rabat pour leurs efforts pendant l’année qui ont été nécessaires à la compréhension des différents sujets rencontrés pendant ces deux mois. Nos vifs remerciements et nos sincères gratitudes vont aussi aux employés de l'agence qui nous ont accompagné tout au long de notre stage. Nous les remercions pour leur aide, leur temps qu’ils ont bien voulu nous consacrer et leurs idées clairvoyantes dont nous avons tiré profit.

Table des matières

Table des matières LISTE DES FIGURES : ........................................................................................................................................1 LISTE DES TABLEAUX :....................................................................................................................................2 INTRODUCTION GÉNÉRALE ..........................................................................................................................3 ORGANISME D’ACCUEIL .................................................................................................................................4 I. CRÉATION DE L’ABHSMD .......................................................................................................................5 II. MISSIONS ..................................................................................................................................................5 III. ZONE D’ACTION .....................................................................................................................................6 IV. STRUCTURE ORGANISATIONNELLE ...............................................................................................7 PARTIE I : GÉNÉRALITÉS ................................................................................................................................9 CHAPITRE 1 : GÉNÉRALITÉS SUR LES BARRAGES ...............................................................................10 INTRODUCTION ................................................................................................................................................11 I. SITUATION DES BARRAGES AU MAROC ..........................................................................................12 II. DIFFÉRENTS TYPES DE BARRAGES ...............................................................................................13 1. barrages en béton ......................................................................................................................... 13 2. Barrages en remblais .................................................................................................................... 13 3. Barrages mobiles .......................................................................................................................... 13 III. CLASSIFICATION DES BARRAGES .................................................................................................13 1. Les matériaux de construction ..................................................................................................... 14 2. La façon à résister à la poussée de l’eau ....................................................................................... 14 IV. CHOIX DU SITE ET DU TYPE DU BARRAGE .................................................................................14 1. La topographie et les apports du bassin versant ........................................................................... 14 2. La morphologie de la vallée .......................................................................................................... 15 3. La géologie de la fondation ........................................................................................................... 15 4. le régime des crues ....................................................................................................................... 16 5. Les matériaux disponibles ............................................................................................................ 16 6. Critère économique ...................................................................................................................... 16 V. LES TYPES DES BARRAGES EN BÉTON .............................................................................................17 1. Barrage voute ............................................................................................................................... 17 2. Barrage poids ............................................................................................................................... 17 3. Barrage à contreforts ................................................................................................................... 18 4. Barrage en BCR ........................................................................................................................... 19 VI. BARRAGE EN BÉTON COMPACTÉ AU ROULEAU ......................................................................19 VII. CADRE GÉNÉRALE DU BARRAGE AOULOUZ .............................................................................21 1. Fiche historique ............................................................................................................................ 21 2. Situation géographique: ............................................................................................................... 21 3. Cadre géologique.......................................................................................................................... 23

Table des matières

4. Situation climatique ..................................................................................................................... 25 5. Hydrogéologie Régionale:............................................................................................................. 25 CHAPITRE 2 : ETUDE HYDROLOGIQUE....................................................................................................27 INTRODUCTION : .............................................................................................................................................28 I. ETUDE DES CRUES ...................................................................................................................................29 1. Méthodes d’estimation des débits de crues ................................................................................... 31 1.1. Cas où les Informations sont inexistantes dans le bassin ..................................................................31 1.1.1. Méthodes analogiques .............................................................................................................31 1.1.2. Formules empiriques ...............................................................................................................33 1.2. Cas où les informations sur la pluviométrie sont relativement abondantes .......................................34 1.3. Cas où les informations sur les pluies et les débits sont disponibles sur une courte période ............35 1.3.1. Méthode de Gradex .................................................................................................................35 1.3.2. Méthode de l’ajustement statistique ........................................................................................37 2. Détermination de l’hydrogramme de la crue de projet ................................................................. 38 II. ETUDE DES APPORTS..........................................................................................................................40

PARTIE II : ÉTUDE HYDROLOGIQUE DU BASSIN VERSANT ..............................................................41 CHAPITRE 1 : ANALYSE MORPHO-MÉTRIQUE DU BASSIN VERSANT DU OUED SOUSS ...........42 INTRODUCTION ................................................................................................................................................43 I. DÉLIMITATION DU BASSIN VERSANT...............................................................................................44 II. DÉTERMINATION DES CARACTÉRISTIQUES DU BASSIN VERSANT ...................................46 1. Superficie, périmètre et longueur du thalweg principal ................................................................ 46 3. Indice de compacité ...................................................................................................................... 47 III. HYPSOMÉTRIE ET CALCUL DE LA PENTE MOYENNE ............................................................48 1. Carte hypsométrique .................................................................................................................... 48 2. Courbe hypsométrique ................................................................................................................. 49 3. Pente moyenne du cours d’eau ..................................................................................................... 51 IV. TEMPS DE CONCENTRATION ..........................................................................................................52 1. Ventura ........................................................................................................................................ 52 4. Giandotti ...................................................................................................................................... 52 5. Kirpich ......................................................................................................................................... 53 6. Formule Espagnole....................................................................................................................... 53 7. Ven Te Chow ................................................................................................................................ 53 8. Us Corps of Engineers .................................................................................................................. 54 9. Formule Californienne : ............................................................................................................... 54 10.Formule de Bransby Williams ...................................................................................................... 54 11.Formule de Turazza & Passini ..................................................................................................... 55 12.choix du temps de Concentration ................................................................................................. 55 V. COEFFICIENT DE RUISSÈLEMENT .....................................................................................................55 VI. RECTANGLE ÉQUIVALENT...............................................................................................................57 VII. RÉSEAU HYDROGRAPHIQUE ...........................................................................................................57

Table des matières

VIII. RÉCAPITULATIF DE L’ANALYSE MORPHOMÉTRIQUE DU BASSIN DE L’OUED SOUSS À AOULOUZ........................................................................................................................................................60 IX. L’ANALYSE MORPHOMÉTRIQUE DES SOUS BASSINS VERSANTS : IMMERGUEN & MOUKHTAR SOUSSI ........................................................................................................................................60 CONCLUSION.....................................................................................................................................................64 CHAPITRE 2 : CALCUL DES DÉBITS DES CRUES ET DES APPORTS .................................................65 INTRODUCTION ................................................................................................................................................66 I. DÉTERMINATION DE LA PLUVIOMÉTRIE MOYENNE ANNUELLE DU BASSIN VERSANT : 67 II. DÉTERMINATION DES DÉBITS DES CRUES : ...................................................................................73 1. Objectif et méthodes adoptées : .................................................................................................... 73 2. Estimation des débits des crues : .................................................................................................. 73 2.1. Calcul par la méthode d’ajustement statistique .................................................................................73 2.1.1. La démarche manuelle : ..........................................................................................................73 2.1.2. Ajustement statistique par le logiciel « Hyfran plus » ...........................................................74 2.2. Calcul des débits des crues à l’aide des formules empirique.............................................................78 2.3. Débits de pointe par la méthode du Gradex : ....................................................................................80 2.4. Récapitulatif des débits calculés pour Aoulouz et Immerguen : .......................................................87 3. Détermination de la forme de l’hydrogramme de crue : ............................................................... 88 III. DÉTERMINATION DES APPORTS ....................................................................................................90 1. Bilans des barrages .............................................................................. Error! Bookmark not defined. 2. Estimation par la formule empirique ........................................................................................... 94 CONCLUSION………………………………………………………………………………………………….95 CONCLUSION GENERALE…………………………………………………………………………………..96 RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES ...........................................................................................................97 ANNEXES : ..........................................................................................................................................................98

Liste des Figures

Liste des Figures : Figure 1: Organigramme de l'ABHSMD .................................................................................................................8 Figure 2 : Développement de la construction des barrages au Maroc....................................................................12 Figure 3:Le barrage de Monteynard (Isère, France)- voûte ...................................................................................17 Figure 4: Profil type d'un barrage poids .................................................................................................................18 Figure 5:Barrage de d’Albertville, Rhône-Alpes, France (1955-1962)-contrefort ................................................18 Figure 6: Barrage du Riou-BCR ............................................................................................................................19 Figure 7: Barrage Aoulouz- BCR ..........................................................................................................................20 Figure 8: Situation géographique du barrage d'Aoulouz ........................................................................................22 Figure 9: Subdivisions du bassin versant du Souss ................................................................................................22 Figure 10 : Extrait de la carte géologique 1/1 000 000ème du Maroc présentant les principales formations du bassin versant de l’oued Souss à Aoulouz (légende en annexe 7) ........................................................................24 Figure 11: Droite d'ajustement par la méthode de GRADEX de la loi de GUMBEL ...........................................36 Figure 12: Bassin Versant de l’Oued Souss à Aoulouz .........................................................................................45 Figure 13: Périmètre et surface du bassin versant obtenus à l’aide d’un logiciel SIG ...........................................46 Figure 14: Carte hypsométrique du Bassin de Souss à Aoulouz............................................................................48 Figure 15: Courbe hypsométrique du bassin versant .............................................................................................50 Figure 16: Description statistique des altitudes (tiré d'un logiciel SIG) ................................................................51 Figure 17: Réseau hydrographique du bassin versant du Souss à Aoulouz ...........................................................59 Figure 18: Situation des sous bassins du Souss à Aoulouz (Immergen & M. Soussi) ...........................................61 Figure 19 : Les zones d'influence des stations pluviométriques du bassin versant d'Aoulouz ..............................69 Figure 20:Les zones d'influence des stations pluviométriques du bassin de l’oued Souss à Immerguen ..............71 Figure 21: Les zones d'influence des stations pluviométriques du bassin de Souss à M. Soussi ..........................72 Figure 22: Introduction des données dans « Hyfran-plus » ...................................................................................75 Figure 23: les paramètres statistiques de l'échantillon ...........................................................................................76 Figure 24: La modélisation par la loi Gamma........................................................................................................76 Figure 25: La comparaison des différentes lois d'ajustement ................................................................................77 Figure 26: Les résultats des débits retenus (XT est le débit de pointe) ..................................................................78 Figure 27: Ajustement des pluies maximales journalières de la station d'Immergen par la loi de Gumbel ...........83 Figure 28:Hydrogramme de crue triangulaire (Méthode de Meckus) ....................................................................88 Figure 29: Hydrogramme triangulaire de la crue millénale pour Aoulouz ............................................................89 Figure 30: Hydrogramme triangulaire de la crue millénale pour Immerguen .......................................................90 Figure 31: Les apports mensuels moyens d’Aoulouz ............................................................................................92 Figure 32: Les apports mensuels moyens de M. Soussi .........................................................................................92 Figure 33:Les apports annuels du barrage Aoulouz ...............................................................................................93 Figure 34:Les apports annuels du barrage Moukhtar Soussi .................................................................................93

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Liste des Tableaux

Liste des Tableaux : Tableau 1: Paramètres de Montana ........................................................................................................................34 Tableau 2: Formules des lois statistiques ...............................................................................................................37 Tableau 3: Tableau de correspondance entre (t/Tm) et (Q/Qp) .............................................................................39 Tableau 4: tableau représentant les surface cumulées par rapport aux tranches d'altitudes ...................................49 Tableau 5: temps de concentration retenu ..............................................................................................................55 Tableau 6 : Les valeurs du coefficient du ruissèlement en fonction du type de la surface et de l'occupation du sol ................................................................................................................................................................................56 Tableau 7: Récapitulatif des caractéristiques du bassin de l’oued souss à Aoulouz ..............................................60 Tableau 8: Caractéristiques morphométriques du bassin du Souss à Immergen et à M. Soussi .... Error! Bookmark not defined. Tableau 9: Temps de concentration retenus pour les deux sous bassins ................................................................63 Tableau 10:Tableau de calcul de la pluie moyenne selon la méthode de Thiessen ...............................................68 Tableau 11: Tableau de calcul de la pluie moyenne d'Immergen selon la méthode de THIESSEN ......................70 Tableau 12: Tableau de calcul de la pluie moyenne de Moukhtar Soussi selon la méthode de THIESSEN .........70 Tableau 13: Table des valeurs des paramètres K1 et K2 de la méthode Hazan Lazarevick ..................................79 Tableau 14 : Résultats des débits de pointe pour les formules empiriques ............................................................80 Tableau 15: tableau représentant les variables réduites calculées ..........................................................................82 Tableau 16: Pluies maximales journalières par période de retour..........................................................................84 Tableau 17: Débits moyens maximaux journaliers pour la station d'Immergen ....................................................85 Tableau 18:Coefficient de pointe pour Aoulouz ....................................................................................................85 Tableau 19:Débits de pointe par temps de retour de la station d’Immerguen . ......................................................86 Tableau 20: débits de pointe d'Aoulouz issus par la méthode de GRADEX .........................................................86 Tableau 21: Récapitulatif des débits de pointe calculés par les différentes méthodes ...........................................87 Tableau 22: Les débits de pointe retenus pour différentes périodes de retour (Immergen & Aoulouz) ................87

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Introduction générale

Introduction Générale Les barrages constituent des éléments piliers de la politique hydrique au Maroc. En effet, leur rôle important dans la sécurisation des besoins en eau potable de la population ainsi que leur fonction déterministe dans la politique agricole du pays ne sont plus à prouver. Le barrage Aoulouz sur l’Oued Souss, avait été construit au début pour faire face à une baisse accrue de la nappe du Souss. Cette baisse avait freiné sensiblement le développement agricole, dont l’économie de la région est fortement dépendante. Actuellement le barrage Aoulouz (complexe Aoulouz-Mokhtar Soussi) assure toujours la fonction de recharge de la nappe et contribue aussi à l’irrigation de la zone du Sebt El Guerdane dont le service est délégué à la société concessionnaire Aman Souss ainsi que de la zone en aval du village Aoulouz. De plus, le renforcement de l’alimentation en eau potable de la ville de Taroudant est programmé à partir de ce barrage. Les changements climatiques ainsi que l’évolution de la demande en aval des barrages, avaient amené les décideurs publics à envisager l’augmentation des volumes régularisés par le barrage Aoulouz, et ce selon deux scénarios possibles. Le premier consiste à la surélévation du barrage actuel d’Aoulouz, cette surélévation était prévue lors de sa conception initiale. Le deuxième repose sur la construction d’un nouveau barrage sur le principal affluent gauche Immerguen. Pour ce faire, une comparaison entre les deux scénarios est nécessaire. Elle devra toucher plusieurs volets, que ce soit techniques ou socio-économiques, relatifs aux études des barrages. Le présent travail s’intéressera à l’un des plus importants volets techniques, à savoir les études hydrologiques. Il a pour objectif l’évaluation et l’actualisation des caractéristiques hydrologiques au niveau du barrage Aoulouz ainsi que la détermination de ces caractéristiques au niveau du site Immerguen. Aussi il s’intéressera à une caractérisation des apports au niveau des différents sites en vue d’une comparaison et mise en évidence de la contribution de chaque sous bassin. Le schéma général du présent rapport, comprend deux parties : La première partie traite des généralités sur les barrages, notamment les barrages en béton et en BCR, en plus, elle donne une vue générale sur la zone d’étude. Par la suite, nous donnerons les différentes méthodes utilisées pour une étude hydrologique dans le cas des barrages en présentant les notions indispensables à la compréhension de cette étude. La deuxième partie du rapport sera consacrée à l’étude hydrologique du bassin du Souss à « Aoulouz ». Pour ce faire, nous avons choisi de suivre une démarche qui consiste à analyser tout d’abord les caractéristiques morpho-métriques des bassins après leur délimitation. Nous calculons après les débits de crues pour les différents sites par des méthodes statistiques et empiriques, et nous concluons par le calcul des volumes des apports.

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Organisme d’accueil

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Présentation de l’organisme

I. Création de l’ABHSMD L’agence du bassin hydraulique est créée par la loi 10-95 sur l’eau en tant qu’établissement public, doté de la personnalité morale et de l'autonomie financière. Instituée par le décret 2-00-480 du 14-11-2000 pris en application de l’article 20 de la loi sur l’eau, l’Agence du Bassin Hydraulique de Souss-Massa-Daraa, est chargée du développement et de la gestion et la protection du capital eau et du domaine public hydraulique du groupement de bassins hydrographiques de la région.

II.

Missions

L’Agence de Bassin est chargée : 

D’élaborer le plan directeur d’aménagement intégré des ressources en eau relevant de sa zone d’action ;



De veiller à l’application du plan directeur d’aménagement intégré des ressources en eau à l’intérieur de sa zone d’action ;



De délivrer les autorisations et concessions d’utilisation du domaine public hydraulique prévues dans le plan directeur d’aménagement intégré des ressources en eau de sa zone d’action ;



De fournir toute aide financière et toute prestation de service, notamment d’assistance technique, aux personnes publiques ou privées qui en feraient la demande, soit pour prévenir la pollution des ressources en eau, soit en vue d’un aménagement ou d’une utilisation du domaine public hydraulique ;



De réaliser toutes les mesures piézométriques et de jaugeages ainsi que les études hydrologiques, hydrogéologiques, de planification et de gestion de l’eau tant sur le plan quantitatif que qualitatif ;



De réaliser toutes les mesures de qualité et d’appliquer les dispositions de la présente loi et des lois en vigueur relatives à la protection des ressources en eau et à la restauration de leur qualité, en collaboration avec l’autorité gouvernementale chargée de l’environnement



De proposer et d’exécuter les mesures adéquates, d’ordre réglementaire notamment, pour assurer l’approvisionnement en eau en cas de pénurie d’eau déclarée conformément au chapitre 10 de la présente loi ou pour prévenir les risques d’inondation



De gérer et contrôler l’utilisation des ressources en eau mobilisées ;



De réaliser les infrastructures nécessaires à la prévention et à la lutte contre les inondations en collaboration avec les collectivités locales.

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Présentation de l’organisme

III.

Zone d’action

La zone d’action de l’Agence s’étend sur une superficie de 116.450km², regroupant les Bassins Hydrauliques du Souss, Massa, Tamri, Tamraght, les Bassins Côtiers Atlantiques situés entre Tiznit et Sidi Ifni l’unité de Guelmim et le bassin hydraulique de Drâa. Économiquement cette zone est considérée comme le deuxième pôle du pays ; En effet elle dispose du premier port de pêche et compte le tiers de la capacité réceptive classée dans le secteur touristique. Elle occupe le premier rang en ce qui concerne la production et l’exportation des agrumes et primeurs. La diversité des richesses halieutiques et agricoles a permis l’implantation d’unités industrielles et artisanales notamment dans le Grand Agadir. La zone d’action de l’ABHSMD est composée de plusieurs bassins : Le bassin de Sous Massa s’étend sur la région d’Agadir, Taroudant et Tiznit. Il comprend trois provinces et deux préfectures :

 Préfecture d’Agadir Ida Outanane.  Préfecture d’Inezgane Aït Melloul.  Province de Chtouka Aït Baha.  Province de Taroudant.  Province de Tiznit. Le bassin du Tamri Tamraght côtier atlantique est drainé par deux principaux oueds, le Tamri et le Tamraght, qui prennent leur source dans le Haut-Atlas Occidental. La superficie globale des deux bassins est de 2197 km². Administrativement ils relèvent de la préfecture d’Agadir Ida Outanane. Le bassin versant de l’Oued Drâa s'étend des montagnes du Haut Atlas Central vers le sud aux basses collines présahariennes. La superficie globale du bassin est égale à 92 500 km².ce bassin comprend les provinces suivant :

     

Province d’Ouarzazate. Province de Zagoura. Province de Tinghir. Province de Tata. Province d’Assa zag. Province de Tan Tan.

Le bassin de Guelmim fait partie de l’Anti-Atlas occidental. Il se présente comme une cuvette limitée : au nord par les plateaux de Lakhsass, et par les chaînons du massif d’Ifni et au sud par le Jbel Taïssa. L’ensemble s’étend sur une superficie d’environ 1240 Km². Ce comprend une seule province qui est celle de Guelmim.

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Présentation de l’organisme

La plaine de Tiznit-Sidi Ifni totalise une superficie de 2.226 km 2 . Les principaux oueds dans la plaine de Tiznit sont les oueds Adoudou et Tamdrhoust ainsi que l’oued Assaka et les affluents rive gauche de l’oued Massa sur les bordures qui ne sont pas pérennes. P

P

Au niveau de la plaine de Sidi Ifni, les oueds Ifni et Kraymat se déversent dans l’océan au niveau de Sidi Ifni.

IV.

Structure organisationnelle

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Présentation de l’organisme

Directeur secrétaire général Service Communication et Coopération Service Contrôle de Gestion et Audit Interne

Délégation GUELMIM

Service Suivi et Evaluation et Planification des RE

Service Gestion et Contrôle Domaine Public Hydraulique

Délégation OUARZAZATE

Division Affaires Administratives et Financières

Service Informatique et Systèmes d’Informations Division Domaine Public hydraulique

Service Suivi et Evaluation et Planification des RE

Service Ressources Humaines et Moyens Généraux

Service Gestion et Contrôle Domaine Public Hydraulique

Service Programmation et Financement

Division Gestion Durable des Ressources en Eau

Service Gestion Domaine Public Hydraulique

Service Gestion et Développement des Ressources en Eau

Service Affaires Juridiques et du Contentieux

Service Travaux et Ouvrages Hydrauliques

Division Evaluation et Planification des Ressources en Eau

Service Suivi et Evaluation des Ressources en Eau Service Planification et Etudes des Ressources en Eau

Service Marchés et Comptabilité

Service Aides et Redevances

Figure 1: Organigramme de l'ABHSMD

Service Qualité de l'Eau 8

Partie i : Généralités

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Chapitre 1 : Généralités sur les barrages

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Chapitre 1 : Généralités sur les barrages

Introduction Les barrages sont généralement construits pour stocker l'eau pour usage domestique et industriel, pour l'irrigation, la production d'électricité hydraulique ou de prévenir les inondations. L’étude d’un barrage nécessite l’intervention de plusieurs disciplines scientifiques complémentaires les unes des autres à cause de sa nature complexe et délicate. Les données environnementales de la région, hydrauliques, géologiques et géotechniques combinées ensemble constituent le socle de ce genre d’étude. Ces données influencent toute la structure, notamment le choix des matériaux de son corps, de la fondation et des mesures spécifiques de sécurité. Une autre caractéristique de l’étude de ces ouvrages est l’incidence considérable des spécificités du site sur la conception et le dimensionnement qui font de chaque ouvrage un cas particulier. Le concept de sécurité pour les barrages d’accumulation repose sur les trois piliers : de la sécurité structurale, de la surveillance et entretien, et de la planification en cas d’urgence. Cette structure et les éléments de chacun de ces piliers sont une mise en œuvre logique de l'objectif ultime qui est de garantir la sécurité en tout temps et en toute circonstance. Le présent chapitre vise alors, une présentation générale sur les barrages, à savoir leurs différents types, les critères utilisés pour leurs classification et ceux pris en considération pour le choix de leurs types lors de la construction, en passant par leurs situation actuelle au Maroc. Nous aborderons également la technique la plus utilisée aujourd’hui pour la construction des barrages: Le béton compacté au rouleau (BCR) et nous concluons par le cadre générale du barrage Aoulouz.

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Chapitre 1 : Généralités sur les barrages

I. Situation des barrages au Maroc La sécurisation des ressources en eau reste une priorité pour le Maroc. Preuve en est que depuis quelques années, de plus en plus de barrages sont construits un peu partout dans le pays. Le plus gros, M’Dez, dans la province de Sefrou, devrait coûter 850 MDH pour une capacité de retenue prévue de 700 millions de m 3, soit le huitième du pays, en taille. La stratégie nationale de l’eau retient une moyenne de trois grands barrages et 50 petits ouvrages par an. A titre d’illustration, le budget alloué à la seule construction est passé de 500 à 600 MDH par an en 2003/ 2004 à 2, 2 milliards de DH pour l’année 2012. Grâce à la politique des barrages, le royaume dispose de plus de 139 grands barrages avec une capacité globale de plus de 17,6 Milliards de m3, 13 ouvrages hydrauliques de transfert des eaux (Débitance : 200m3/s, Longueur 1100 km, Volume 2,5 Milliards M3/an) et plus d’une centaine de petits barrages et lacs collinaires. Mais assurément les plus importants sont Al Wahda dans la province de Sidi Kacem (3,8 milliards de m3) et Al Massira dans celle de Settat (2,7 milliards de m3).Ce qui retient l’attention, aussi, est qu’en 1971 le pays ne comptait guère que 18 grands ouvrages d’art et seulement 11 en 1955. De gros efforts et des investissements énormes ont donc été entrepris pour aboutir à la situation actuelle. Si l'évolution de la conception des barrages a connu un rythme très lent pendant des siècles, en raison sans doute du coût de ces ouvrages et des performances à atteindre en termes de sécurité, l'apparition dans les années 1980 d'une nouvelle technique, le béton compacté au rouleau (B.C.R), a conduit à un changement radical, et les nombreuses innovations qu'il a rendu possibles ont largement révolutionné les habitudes en matière de conception, ainsi que les méthodes et délais de réalisation.

Figure 2 : Développement de la construction des barrages au Maroc 12

Chapitre 1 : Généralités sur les barrages

II.

Différents types de barrages

Les barrages sont par définition des ouvrages hydrauliques disposés en travers d’un cours d’eau pour créer une retenue ou exhausser le niveau en amont, ces types d’ouvrages barrent sur toute la largeur une section d’une vallée et créer ainsi une cuvette artificielle géologiquement étanche. Chaque structure et matériau de construction définit le type de barrage. On distingue :

1. barrages en béton 

Barrage-poids (gravité)



Barrages-voûtes



Barrages à contreforts



Barrages en béton compacté au rouleau (BCR)

2. Barrages en remblais 

Barrages en terre homogène



Barrages à noyau



Barrages à masque

3. Barrages mobiles Ont une hauteur limitée, ils sont généralement édifié en aval du cours des rivières, de préférence à l’endroit où la pente est la plus faible. On utilise généralement ce type de barrage dans l’aménagement des estuaires et des deltas pour rendre les rivières navigables en les canalisant. Dans notre étude, on s’intéressera aux barrages en béton.

III.

Classification des barrages

Un barrage fluvial permet la régulation du débit d’une rivière ou d’un fleuve, l’irrigation des cultures, une prévention relative des catastrophes naturelles (crues, inondations), par la création de lacs artificiels ou de réservoirs. Un barrage autorise aussi sous certaines conditions la production de forces motrices (moulin à eau) et d’électricité (on parle alors de barrage hydro-électrique). La classification des barrages est faite en fonction des critères suivants :

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Chapitre 1 : Généralités sur les barrages

1. Les matériaux de construction 

Barrages rigides : en béton, béton compacté au rouleau (BCR), maçonneries.



Barrages souples : en terre ou enrochement.

2. La façon à résister à la poussée de l’eau 

Barrages à stabilité de forme (barrages voutes) : sa forme arquée horizontalement et verticalement, permet de reporter la poussée de l’eau sur les flancs de la vallée. Il doit donc s’appuyer sur une fondation rocheuse résistante.



Barrage à stabilité de poids (barrages poids) : un barrage poids est un barrage dont la propre masse suffit à résister à la pression exercée par l’eau. Ce sont des barrages souvent relativement épais, dont la forme est généralement simple (leur section s’apparente dans la plupart des cas à un triangle rectangulaire)

La conception des barrages est un art difficile, du fait que les contraintes sont très importantes, les conditions locales ne sont jamais identiques et les matériaux à utiliser sont ceux disponibles à proximité. La nature de ces matériaux et celle de la fondation de l'ouvrage orientent le choix du type d’ouvrage.

IV.

Choix du site et du type du barrage

Les principaux critères à prendre en considération dans le choix du site et du type du barrage sont les suivants :

1. La topographie et les apports du bassin versant Si l’on excepte le cas des plans d’eau à vocation touristique et les petits barrages hydroélectriques, c’est le volume de la retenue qui conditionne toute la conception du barrage. On cherche en effet à disposer d’un volume d’eau pour le soutien d’étiage, l’irrigation ou l’eau potable, ou bien d’un volume disponible pour amortir une crue. Le tout premier travail consiste donc à calculer le volume d’eau d’une cuvette, en plusieurs sites éventuellement. Un premier dégrossissage peut être fait à l’aide de la carte IGN au 1/25 000, sauf pour les retenues de quelques dizaines de milliers de m 3. Le deuxième travail consiste à vérifier si le bassin versant autorise le remplissage de la retenue et calculer avec quel risque de défaillance.

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Chapitre 1 : Généralités sur les barrages

2. La morphologie de la vallée En première approximation, une vallée large conviendra mieux à l’aménagement d’un barrage en remblai. Un site étroit conviendra aussi à un barrage poids et un site très étroit conviendra aussi à une voûte. Tout cela bien sûr sous réserve que les fondations le permettent.

3. La géologie de la fondation La nature, la résistance, l’épaisseur, le pendage, la fracturation et la perméabilité des formations rencontrées au droit du site constituent un ensemble de facteurs souvent déterminants dans la sélection du type de barrage. On distingue plusieurs types de fondations :

 FONDATIONS ROCHEUSES Sauf en cas de roches très fissurées ou de caractéristiques très médiocres, les fondations rocheuses se prêtent à l’édification de tous types de barrages, moyennant des dispositions adéquates concernant la purge des matériaux très altérés et le traitement éventuel par injection. L'aspect important est le régime des fractures (failles, joints, diaclases, schistosité). Les barrages en remblai conviennent toujours. Pour les autres, les exigences vont en croissant du BCR, au béton conventionnel et à la voûte.

 FONDATIONS GRAVELEUSES Sous réserve qu’elles soient suffisamment compactes, ces fondations conviennent en général pour des barrages en terre ou en enrochements, du moins au plan mécanique. Le contrôle des fuites doit être assuré par un dispositif d’étanchéité et de drainage approprié. Dans la pratique, ce type de fondation se rencontre surtout pour les rivières ou fleuves à débit important. L’ouvrage doit donc évacuer des crues importantes, ce qui exclut les barrages en terre. Des barrages en béton de très petite hauteur peuvent également être édifiés moyennant des précautions concernant les fuites et les percolations (risque de renard) et les tassements différentiels.

 FONDATIONS SABLO-SILTEUSES Des fondations de silt ou de sable fin peuvent convenir à l’édification de barrages en terre, voire exceptionnellement à de très petits barrages poids en béton moyennant de sérieuses précautions.

 FONDATIONS ARGILEUSES Des fondations argileuses impliquent presque automatiquement le choix de barrages en remblai, avec des pentes de talus compatibles avec les caractéristiques mécaniques des formations en place.

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Chapitre 1 : Généralités sur les barrages

4. le régime des crues Le coût des ouvrages d’évacuation des crues dépend des caractéristiques hydrologiques du bassin versant. Dans le cas de bassin versant étendu et de crues prévisibles sévères, il peut être intéressant de combiner évacuateur de crues et barrage dans un ouvrage en béton déversant. Au contraire, un déversoir de petites dimensions favorise plutôt le choix d’un barrage en remblai, toutes choses égales d’ailleurs.

5. Les matériaux disponibles D’une manière générale, si l’on dispose de sols limoneux ou argileux de qualité (teneur en fines, plasticité, état) et en quantité suffisante (1,5 à 2 fois le volume du remblai), la solution barrage en terre homogène ou pseudo-zoné - en réservant les matériaux les plus grossiers en recharge aval - s’impose comme la plus économique, du moins tant que les débits de crue à évacuer demeurent modestes. Si l’on dispose de matériaux imperméables en quantité limitée, et par ailleurs de matériaux grossiers ou d’enrochements, il est envisageable de construire un barrage en terre zoné ou en enrochements avec noyau. Cette solution présente l’inconvénient d’une mise en œuvre par zones, d’autant plus compliquée que le site est restreint et contrarie l’évolution des engins. Si l’on ne dispose que de matériaux grossiers, ceux-ci peuvent être exploités pour édifier un remblai homogène, l’étanchéité étant assurée par une paroi au coulis construite après montée du remblai en son centre, ou par une étanchéité amont artificielle (béton, membrane ou béton bitumeux). Si l’on ne dispose que d’enrochements, un barrage en enrochements compactés avec étanchéité rapportée sur le parement amont éventuellement adouci (membrane, masque en béton hydraulique ou béton bitumineux) conviendra. La solution béton, en particulier la solution BCR, peut également s’avérer compétitive, sous réserve de fondation suffisamment bonne (rocher ou terrain compact) ne nécessitant pas de fouilles excessives.

6. Critère économique Dans plusieurs cas, les considérations précédentes auront permis de retenir plusieurs types de barrage. Par exemple, des fondations rocheuses, la présence de matériaux meubles proches du site, un débit de crue important, conduiront à mettre en balance un barrage en BCR et un barrage en terre équipé d’un évacuateur de crue coûteux. Il convient alors de poursuivre les études pour les deux types d’ouvrages, en veillant à affiner les estimations de coût au fur et à mesure de la progression des études. Dès que l’un des types de barrages paraît significativement plus économique, il est préférable de ne pas s’entêter sur l’autre option.

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Chapitre 1 : Généralités sur les barrages

V.Les Types des barrages en béton Il existe quatre types principaux de barrage en béton:

1. Barrage voute Les barrages voûtes reportent la poussée hydrostatique sur la fondation par des arcs travaillant en compression. C’est la géométrie de la voûte et le contraste de rigidité entre le béton et le rocher qui déterminent le fonctionnement de l’ouvrage. La recherche de la forme idéale vise à transmettre la poussée par des arcs entièrement comprimés. Traditionnellement, les barrages voûtes ont été dessinés en limitant la contrainte maximale dans les arcs comprimés à 5 MPa, correspondant à un coefficient de sécurité de 4 ou 5 pour un béton de qualité moyenne.

Figure 3:Le barrage de Monteynard (Isère, France)- voûte

2. Barrage poids Pour un barrage à profil poids, le fonctionnement de l’ouvrage est complètement différent : c’est le poids de l’ouvrage (et non sa géométrie comme dans un barrage voûte) qui assure l’équilibre de la poussée hydrostatique et des sous pressions. Les sous-pressions ne sont généralement pas considérées pour les barrages voûtes car, du fait de la minceur du profil dans le sens amont-aval, la part des sous-pressions dans l’équilibre est négligeable. Par contre, pour un barrage poids, les sous-pressions jouent un rôle majeur dans l’équilibre.

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Chapitre 1 : Généralités sur les barrages

Figure 4: Profil type d'un barrage poids

3. Barrage à contreforts Les barrages à contreforts sont des barrages en béton constitués : des murs, généralement de forme triangulaire, construits dans la vallée parallèlement à l’axe de la rivière. Ces murs sont les contreforts. Des bouchures entre les contreforts pour maintenir l’eau de la retenue. Ces bouchures s’appuient sur les contreforts auxquelles elles transmettent la poussée de l’eau. Les bouchures sont très souvent inclinées vers l’aval pour que la poussée de l’eau soit orientée vers le bas de façon à améliorer la stabilité des contreforts. Dans le sens transversal, notamment vis-à-vis des effets sismiques de rive à rive, les contreforts peuvent être munis de butons.

Figure 5:Barrage de d’Albertville, Rhône-Alpes, France (1955-1962)-contrefort 18

Chapitre 1 : Généralités sur les barrages

4. Barrage en BCR Les plus récents sont en béton compacté au rouleau (BCR) : le barrage est construit par couches successives mises en place par des engins de terrassement et compactées avant de passer à la couche suivante. Les barrages sont ainsi construits très rapidement, ce qui apporte pour les chantiers un intérêt économique certain. C’est la forme conçue pour le barrage Aoulouz.

Figure 6: Barrage du Riou-BCR

VI. Barrage Rouleau

en Béton Compacté

au

Le regain d’intérêt pour les profils poids est venu de l’invention du BCR qui est une innovation technique majeure dans la technologie des barrages. L’innovation consiste à mettre en place le béton et à le compacter, non plus par les moyens traditionnels (grue ou blondin pour le transport et compactage par pervibration dans la masse), mais en utilisant les techniques de terrassement, transport par camion, réglage au bouteur, compactage au rouleau vibrant lourd. Ce mode de réalisation exige toutefois une surface de plate-forme de travail supérieure à 500 m² (environ) pour que les engins puissent évoluer efficacement. La possibilité de réduire au strict nécessaire la quantité d’eau et le serrage efficace obtenu par le compactage en couches de 30 cm ont permis de limiter les quantités de ciment à des valeurs de 100 à 150 kg/m3 de façon à diminuer l’exo-thermie.

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Chapitre 1 : Généralités sur les barrages

L’un des avantages importants du BCR, en particulier dans les pays développés, est la rapidité d’exécution : le massif d’un petit barrage peut être construit en quelques semaines, permettant de réduire les coûts d’immobilisation, de maîtrise d’œuvre et souvent de dérivation des eaux, le barrage étant construit en étiage avec des ouvrages de dérivation réduits au minimum. Dans cet esprit, les matériaux BCR utilisés pour le corps du barrage sont avant tout des matériaux rustiques, dont la composition variable est guidée par la disponibilité sur le site des composants dans une formulation au moindre coût. Les teneurs en liant sont faibles, de l’ordre de 100 kg/m3, et la teneur totale en fines est d'au moins de l’ordre de 12 %. En effet, le Maroc figure parmi les quatre premiers pays dans le monde (avec les U.S.A, le Japon et la Chine) ayant construit les plus grands barrages en B.C.R (le barrage d’Aoulouz). Le Maroc a ainsi déjà utilisé cette technique en 1987 dans la construction de deux petits barrages collinaires (Koreima dans la région de Rabat, volume 30.000m3; et Rwidat dans la région de Benslimane, volume 27.000 m3). Et en Novembre 1991 la construction d'un barrage important (Aoulouz, dans la province de Taroudant, 75 m de haut).

Figure 7: Barrage Aoulouz- BCR

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Chapitre 1 : Généralités sur les barrages

VII.

Cadre générale du barrage Aoulouz

1. Fiche historique Le but initial du barrage Aoulouz était la régularisation des apports de l’oued Souss en vue de recharger la nappe de la grande plaine aval. Actuellement, en plus de son rôle historique de recharge de nappe, il assure l’irrigation de plusieurs milliers d’hectares et garantira l’approvisionnement en eau potable de la ville de Taroudant. Les pompages excessifs dans cette nappe pour l’irrigation de près de 60 000ha ont conduit dans les années 80 à une baisse du niveau de l’eau dans les puits . La solution du problème passait par la réalisation d’un barrage en amont de la plaine, destiné à stocker les crues pour les relâcher à des débits compatibles avec la capacité d’absorption de la nappe, en évitant les pertes en mer. Les premières études d'un barrage au site d'Aoulouz remontent aux années 70. Leur actualisation a été menée entre les années 1983 et 1987. A l'avant sommaire, deux variantes étaient en compétition, une variante "contrefort" et une en béton compacté au rouleau "BCR". A l'époque, la technique du BCR était à ses débuts, mais compte tenu de l'économie substantielle qu'elle promettait, d'une part, et de l'expérience du Maroc dans le "contrefort", d’autre part, l'Administration opta pour le lancement de l'appel d'offres pour les deux variantes. Les travaux correspondants ont démarré au début de l'année 1988 avec un volume total de 850 000 m3 dont 600 000 m3 de BCR. Le barrage Aoulouz fut à l'époque l'un des plus grands barrages en BCR en construction dans le monde. La réussite de ce chantier constitua un point de départ pour le développement important de cette technologie au Maroc.

2. Situation géographique Le barrage Aoulouz est situé sur l’Oued Sous, à l’environ 150 km à l’est de la ville d’Agadir et à 80 km environ à l’est de la ville de Taroudant. Le site du barrage est repéré sur la carte au 1/50 000 d’Aoulouz par les coordonnées Lambert suivantes : X = 237331,08 Y = 413329,93

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Chapitre 1 : Généralités sur les barrages

Figure 8: Situation géographique du barrage d'Aoulouz Hydro-géographiquement, le bassin de Souss est subdivisé en trois parties :  Une partie amont : entre le point culminant à l'est, le massif du Siroua (3000 m), jusqu'à Aoulouz où l'oued débouche sur la plaine par des gorges qui marquent la fin de son parcours montagneux. C’est notre zone d’étude.  Une partie moyenne : entre Aoulouz et Taroudant ou la vallée forme comme un rectangle de 60 Km sur 20.  Une partie aval : jusqu'à l'embouchure. Sur cette partie, la vallée s'élargie d’avantage vers l'ouest, la bordure de l'Anti-Atlas se dirigeant droit au sud.

Figure 9: Subdivisions du bassin versant du Souss 22

Chapitre 1 : Généralités sur les barrages

3. Cadre géologique  Géologie régionale du bassin Les phases orogéniques qui ont affecté le bassin du Souss étaient successivement : - Le dernier cycle orogénique précambrien qui a donné naissance à l'ossature de l'AntiAtlas. - Le cycle calédono-hercynien, La chaîne précambrienne de l'Anti-Atlas reçoit sa couverture infracambrienne et paléozoïque. Les puissantes séries infracambriennes sont principalement constituées de calcaires dolomitiques, alors que le paléozoïque se caractérise par la puissance considérable de l'ordre de 10000 m de sédiments où prédomine le matériel schisteux et gréso-quartzitique. - Le cycle alpin, qui a remanié une partie du domaine atlasique calédono-hercynien et ses sédiments, qui s'y étaient déposés au secondaire et au tertiaire. La structure générale des trois domaines du bassin de l'Oued Souss est la suivante : - Domaine de l'Anti-Atlas occidental : Caractérisé par le vaste développement des séries essentiellement calco-dolomitiques infracambriennes et géorgiennes qui atteignent localement 5000 m d’épaisseur. - Domaine du Haut-Atlas (versant sud) : Comprenant d’Est en ouest, dans sa partie axiale : le « massif ancien du Haut Atlas » formé de roches éruptives précambriennes qui culmine au jbel Toubkal (4165m) et le « bloc occidental » dont les puissantes formations cambro-ordoviciennes pénétrées par les granites hercyniens font suite, au Nord, à celles de l’Anti-Atlas. Entre le Haute Atlas et l’Anti-Atlas, le massif volcanique du Siroua, recouvert de coulées phonolitiques (âge Pontien et pliocène), constitue la zone de liaison. - La plaine du Souss : Elle est comblée entièrement par des alluvions et limons quaternaires qui surmontent des formations crétacées et éocènes, constituant un synclinal orienté E-W. Le flanc nord de ce synclinal apparait en bordure du Haut-Atlas et à l'est d'Aoulouz, le flanc sud apparaît dans l'alignement des collines crétacées (Haffaia, Ouled Bou Rbia, Sidi Bou Rja, Tagdrant et Igoudar). Ce synclinal est faillé abondamment et de manière complexe en profondeur.

 Géologie locale Le barrage d’Aoulouz est implanté dans une formation dolomitique de structure régulière, relativement simple, très fracturée et affectée d’une importante karstification de fissures .Le substratum dolomitique affleure en rive droite, il est recouvert d’alluvions sur une dizaine de mètres en fond de vallée .Une terrasse ancienne dont l’épaisseur atteint 20 m par endroits masque le substratum en rive gauche sur pratiquement toute l’emprise du barrage. 23

Chapitre 1 : Généralités sur les barrages

Figure 10 : Extrait de la carte géologique 1/1 000 000ème du Maroc présentant les principales formations du bassin versant de l’oued Souss à Aoulouz (légende en annexe 7) 24

Chapitre 1 : Généralités sur les barrages

4. Situation climatique Le climat de la région est à prédominance semi-aride, humide à hiver froid sur les sommets du Haut-Atlas et présaharien à hiver tempéré en plaine en Anti-Atlas. Le caractère semi-aride est atténué par la proximité de l’Océan et l’influence du courant froid des Canaries ainsi par la protection contre les vents du Sud, assurée par l’Anti-Atlas. 

 Température : Les températures moyennes annuelles varient de 14°C sur le Haut-Atlas au Nord à 20°C sur l’Anti-Atlas au Sud. La température maximale journalière atteint 49°C et la température minimale descend jusqu’à 3°C au dessous de zéro. Les amplitudes thermiques sont également élevées et peuvent atteindre 48°C. 

 Vent : La région est relativement ventée. Des vents d’Est chauds, communément appelés Chergui, peuvent souffler en été et en automne. La vitesse moyenne annuelle du vent est de l’ordre de 3km/h en montagne et 5km/h en plaine. Elle peut atteindre au piémont des montagnes prés de 8km/h .

5. Hydrogéologie Régionale: Dans le bassin de Souss, les unités hydrogéologiques suivantes peuvent être distinguées : 

Les nappes superficielles étendues, liées aux principales plaines de la zone, à savoir Souss, Chtouka et Tiznit. Elles jouent un rôle essentiel dans le développement économique et social de la région et sont par conséquent les lieux privilégiés de concentration des prélèvements pour l’irrigation et l’AEPI.



Les nappes localisées dans le Haut-Atlas et l’Anti-Atlas : o dans le Haut-Atlas, les principaux aquifères sont liés aux formations de la couverture mésozoïque qui sont représentées principalement par les calcaires jurassiques et crétacés de la partie occidentale. o dans l’Anti-Atlas ce sont généralement des nappes d’extension limitée et de productivité très variable. On y distingue les petites nappes en relation avec des cours de surface et drainées par des résurgences. Il s’agit des nappes des vallées des oueds Immerguen et Amaghous. Les boutonnières de l’Anti-Atlas, Igherm et Kerdous, ainsi que les formations carbonatées de l’Adoudounien et du Géorgien, renferment également des eaux souterraines qui sont exploitées par un nombre assez consistant de captages. 25

Chapitre 1 : Généralités sur les barrages

o Les petites nappes côtières : elles sont localisées en aval des bassins hydrologiques côtiers de Tamraght, Tamri et Sidi Ifni. Ce sont généralement des nappes de sous-écoulement, de faible contenance et soumises à des variations de débit saisonnières importantes. Elles sont captées pour des besoins limités d’irrigation et d’alimentation en eau. 

Les nappes profondes : ce sont des nappes en charge, exploitables, localisées sous les nappes superficielles. Leur importance est due à leur rôle dans l’alimentation par drainance ascendante des nappes superficielles et au statut qui pourrait leur être assigné de réserves en eau stratégiques à développer en cas de besoin. La nappe profonde des calcaires du Turonien a été ciblée par des forages sous la plaine de Souss. Les calcaires géorgiens et adoudouniens constituent des réservoirs profonds potentiellement aquifères sous la plaine de Souss. Leur existence est soupçonnée sous celle de Tiznit.

26

Chapitre 2 : ETUDE HYDROLOGIQUE

27

Chapitre 2 : Etude Hydrologique

Introduction : D'une façon générale, l'hydrologie peut se définir comme l'étude du cycle de l'eau et l'estimation de ses différents flux. Cette science couvre d’autres branches : 

La météorologie et L’hydrométéorologie (étude de l’eau atmosphérique).



L’océanographie,



L’hydrographie (étude des eaux de surface) qui elle-même est subdivisée en:  potamologie (écoulement dans les fleuves et rivières),  limnologie (lacs, réservoirs),



l’hydrogéologie (eaux souterraines),….

Les études hydrologiques sont liées aux problèmes de conception d’aménagements de projets de ressource en eau, tels : l’alimentation en eau potable, les usines hydroélectriques, l’assainissement des eaux pluviales, la protection contre les crues, la navigation fluviale et bien sur les barrages. Pour les barrages, l’étude hydrologique a pour but, d’évaluer les apports du cours d’eau qui assureront le remplissage de la retenue, de définir la crue de projet pour laquelle doit être dimensionné l’évacuateur de crues ainsi que la crue de chantier pour le dimensionnement du batardeau. Les apports, et les débits des crues exceptionnelles serviront également à évaluer la faisabilité hydrologique de l’ouvrage (faisabilité de remplissage pour les apports et faisabilité économique pour les crues) L’étude hydrologique sera décomposée en deux parties distinctes par leurs objectifs :  

Calcul des apports ; Étude des crues ;

Avant d’entamer l’étude proprement dite, il y a lieu de déterminer les principales caractéristiques géométriques et morpho-métriques du bassin versant. Ces éléments permettront d’opérer des comparaisons avec les bassins versants similaires ou on dispose de mesure ou étude hydrologiques déjà réalisées.

28

Chapitre 2 : Etude Hydrologique

I. ETUDE DES CRUES Pour pouvoir dimensionner un ouvrage tel qu’un évacuateur de crues d’un barrage, on doit se poser la question : Quel débit de crue Q doit-on évacuer  Le débit de crue à évacuer est lié aux problèmes économiques et de sécurité, il faut chercher un compromis entre le coût de l’évacuateur et l’importance des dégâts qui seront enregistrés en cas de crue. Ainsi, on peut opter pour une crue de fréquence rare 1/100, 1/1000,…. A la différence des apports qui sont des phénomènes moyens, les crues sont des phénomènes exceptionnels, ce qui rend leur estimation plus délicate. Il est important de rappeler que toute évaluation des crues est liée à une période de retour qui dépend du risque qu’on pourrait encourir en cas d’apparition d’une crue exceptionnelle. La crue de projet, pour laquelle sont dimensionnés les organes d’évacuation des crues doit avoir une faible probabilité d’occurrence (crue millénale pour les barrages en béton et décamillénale pour les barrages en terre). Nous présentons en ce qui suit les méthodes d’estimation des débits des crues et ceux pour la détermination de la forme de l’hydro-gramme de crues, mais avant cela nous définirons la notion de période de retour, base indispensable à la compréhension de ces méthodes.

 La notion de période de retour En hydrologie, la notion de période de retour est largement utilisée, mais elle nécessite d'être bien définie pour être employée à bon escient. Nous commencerons par nous placer dans le cadre de l'approche classique d'analyse probabiliste d'une variable unidimensionnelle Q à pas de temps annuel, de fonction de répartition F (Q, ), dont les paramètres  sont fixes. Lorsque les paramètres sont connus, ce sont des constantes et nous écrirons simplement F(Q) au lieu de F (Q, ),

29

Chapitre 2 : Etude Hydrologique



Probabilité de non dépassement

La distribution F(Q) est aussi appelée probabilité de « non dépassement » :

F (Q)  prob (Q  Q) .Complémentairement [1- F(Q)] est appelée probabilité de « dépassement » :

1  F (Q)  prob(Q  Q)

Par exemple, si F(Q) = 0.99, alors il y a 99 chances sur 100 pour que le débit le plus fort d'une année ne dépasse pas la valeur Q. Il revient au même de dire qu'il y a 1 chance sur 100 pour qu'elle soit dépassée. De façon plus générale, si la crue la plus forte de l'année a une probabilité p de n'être pas dépassée, elle aura la probabilité (1 - p) d'être dépassée.



Période de retour

On peut montrer que l'intervalle de temps moyen entre deux crues maxima annuelles de probabilité de non-dépassement p est théoriquement égal à T = 1/(1-p) années. C'est un tirage dans une loi binomiale de paramètre p. Il y a en espérance 1/(1-p) tirages entre deux crues de probabilité de non-dépassement p. Ceci a conduit à appeler «période de retour» cette durée de T années. Pour un débit Q quelconque, elle se définit donc ainsi :

T 

1 1  F (Q)

Le débit QT, de période de retour T, se définit donc comme le débit dont la probabilité de dépassement au cours d'une année est d'une chance sur T :

prob (Q T  Q)  1  F (Q T )  1  p 

1 T

Ou encore : prob(Q  QT )  F (QT )  p  1 

1 T

On appelle ainsi « débit décennal » le débit Q10 de période de retour T égal à 10 ans et de façon analogue le débit centennal Q100, millénnal Q1000 ...etc. 30

Chapitre 2 : Etude Hydrologique

L'appellation « période de retour », pratique pour souligner la rareté de l'événement Q T, est néanmoins trompeuse car elle pourrait laisser croire que les crues se produisent régulièrement toutes les T années. Bien entendu il n'en est rien, car il ne s'agit que d'une espérance. Si une crue QT vient de se produire, il peut tout aussi bien s'en produire une autre de façon rapprochée ou très lointaine. Il peut arriver que plusieurs crues centennales se produisent en peu de temps, ou inversement qu'en plusieurs siècles aucune crue centennale ne survienne. La période de retour T est utilisée comme une mesure de la probabilité de dépassement de la crue QT. Pour éviter toute confusion, on retiendra que le débit QT de période de retour T est le débit qui a une chance sur T d'être dépassé au cours d'une année.

1. Méthodes d’estimation des débits de crues Toute étude ou projet nécessitant la connaissance des débits maximums de période de retour donnée implique la connaissance d’un certain nombre d’informations qui sont malheureusement souvent partielles ou font totalement défaut notamment dans les petits bassins versants. Les trois cas suivants peuvent se présenter :   

Informations hydrologiques inexistantes dans le bassin. Informations sur la pluviométrie relativement abondantes. Informations sur les pluies et les débits disponibles sur une courte période.

1.1.

Cas où les Informations sont inexistantes dans le bassin

Dans ce cas, l’hydrologue peut soit utiliser l’analogie avec d’autres bassins jaugés, soit recourir aux formules empiriques.

1.1.1.

Méthodes analogiques

Elles se basent sur la comparaison avec des bassins versants régionaux sur lesquels existent des données .Ces méthodes consistent à extrapoler le débit de projet au site non jaugé à partir des données observées dans un bassin jaugé qui lui est hydrologiquement comparable. On se base dans cette comparaison sur les paramètres qui définissent géométriquement et morphologiquement le bassin tels que: forme ,pentes et indice de pente ,paramètres de rectangle équivalent ,caractéristiques du relief ,densité de drainage ainsi que des paramètres climatiques ,géologiques, les perméabilités des sols ,la nature de la végétation .Toutes ces informations sont capables d’aider l’hydrologue à comprendre le comportement hydrologique du bassin et par conséquent son régime d’écoulement . Deux méthodes sont généralement adoptées au Maroc 31

Chapitre 2 : Etude Hydrologique

 Méthode régionale de Francou – Rodier : L’expression de cette formule est présentée ci-après 1

S  Q B  10 6  B8   10 

K 10

Avec : K : le paramètre de Francou Rodier SB : Superficie du bassin versant en km2 La première étape de l’utilisation de la formule régionale consiste à calculer le paramètre K, connaissant le débit de crue QA, calculé pour une période de retour T, dans le bassin jaugé de superficie SA.

  Q  Ln A6     10   K  10 * 1    SA   Ln  8    10    La deuxième étape du calcul consiste à utiliser la même valeur de K pour calculer le débit QB de crue dans le bassin non jaugé de superficie SB. La formule de Francou Rodier est donc utilisée pour cette extrapolation. Il faut bien noter qu’avant l’utilisation de cette extrapolation, il faut s’assurer que les deux bassins sont homogènes.

 Méthode des débits spécifiques: La méthode des débits spécifiques consiste à évaluer le débit QB recherché à partir de QA en tenant compte uniquement de l’influence respective des surfaces des bassins versants. Cela revient donc à négliger les autres facteurs qui contribuent au comportement hydrologique de chacun des bassins : nature, sol et végétation … Elle suppose que ces facteurs soient identiques pour les deux bassins, cette méthode est définie par la relation :

32

Chapitre 2 : Etude Hydrologique

QA (T ) Q (T )  B SA SB Ces méthodes sont qualifiées de méthodes approximatives et vu qu’elles aboutissent approximativement aux mêmes résultats, nous avons opté pour l’utilisation de la formule de Francou-Rodier.

1.1.2.

Formules empiriques

Les méthodes de calcul recensées en utilisant différentes formules empiriques tiennent compte de deux facteurs essentiels : La taille du bassin versant, par le biais de sa surface et/ou de la longueur de son cours d’eau principal. Le gradient topographique du bassin versant, par le biais de sa pente ou de sa dénivelé. les formules empiriques ne doivent être utilisées pour la détermination des débits de pointe que lorsque les données hydro-climatologiques sont absentes ou insuffisantes pour accomplir une analyse détaillée et précise .Les difficultés d’application des relations empiriques ne sont pas tellement causées par l’empirisme des équations, mais plutôt par le manque de connaissance des conditions exactes où on doit les appliquer .Évidemment on peut se fier un peu plus aux équations et aux relations tirées de la région de l’étude . Nous donnons en ce qui suit les principales formules empiriques utilisées dans les études au Maroc. 

Petits bassins versants (< 100 ha)

- Mac Maths - Rationnelle 

Grands bassins versants (> 100 ha)

- Maillet Gautier - Fuller II - Hazan Lazarevic Pour notre étude, alors, on va se servir des formules correspondantes aux Grands Bassins Versants.

33

Chapitre 2 : Etude Hydrologique

1.2.

Cas où les informations sur la pluviométrie sont relativement abondantes

Dans ce second cas, on peut utiliser la formule rationnelle ou toute autre information qui fait intervenir la pluie et les caractéristiques physiques du bassin versant pour le calcul des débits.

1.2.1.

Méthode Rationnelle

Cette méthode est adaptée aux bassins versant dont la superficie n'excède pas 150 km2. Elle fait intervenir la pente du bassin et la nature du couvert végétal.. Si on admet que la période de retour du débit maximum déterminé est égale à celle de la pluie maximale au cours de la durée Tc, le débit de pointe pour une période de retour T s‘écrit :

Q(T ) 

C (T ) * I (Tc , T ) * A 3.6 * Tc

Avec : A : Surface du bassin versant (Km2). I (Tc,T) : Intensité des pluies pour un temps de concentration donnée de période de retour T. C(T): Coefficient de ruissellement qui dépend de la période de retour T Tc: temps de concentration (h) Calcul de l’intensité de pluie : Il s’agit dans cette étape de calculer l’intensité moyenne de pluie, de fréquence F et de durée égal au temps de concentration (Tc).

I  a * TC

b

Avec : a et b Coefficients de Montana. Les paramètres a(T) et b(T) de Montana sont donnés par le tableau suivant : Période de retour T (ans) 10 20 50 100

a(T)

b(T)

1.973 2.258 2.631 2.911

0.540 0.537 0.534 0.533

Tableau 1: Paramètres de Montana

34

Chapitre 2 : Etude Hydrologique

Vu que le bassin versant du barrage Aoulouz a une grande superficie dépassant 150 Km², cette formule ne sera pas utilisée dans notre étude.

1.3.

Cas où les informations sur les pluies et les débits sont disponibles sur une courte période

Dans ce troisième cas on peut utiliser la méthode du gradex. Si la série des débits est relativement longue, on peut dans ce cas procéder à l’ajustement statistique sur la série des débits en utilisant les lois de distributions usuelles en hydrologie. Il est important de rappeler qu’il faut toujours procéder à l’homogénéisation des données hydrologiques avant de les utiliser pour le calcul des débits. Avant de se lancer à corps perdu dans des analyses statistiques plus ou moins complexes, il est indispensable de connaître et comprendre les mécanismes générateurs des précipitations, puis des écoulements eux-mêmes. En pratique cela consiste d'une part à décrire le bassin (hypsométrie, hydrographie, couverture des sols, effets anthropiques…etc.), sa climatologie, son fonctionnement hydrométéorologique, les évolutions historiques et d'autre part à analyser le déroulement des plus grandes crues. En particulier dans de nombreux bassins, l'action de l'homme (effet anthropique) est significative : barrages, imperméabilisation des sols, endiguements, etc. Il faudra donc identifier l'influence des actions humaines et le cas échéant corriger les données impactées. On examinera la nature, l'historique et la qualité des données. On s'assurera qu'aucun déplacement ou détirage de station ne les a entachées. On confrontera et croisera les informations bibliographiques ou d'archives. On vérifiera la cohérence régionale des données. Faute de ce travail préalable, on s'expose à des interprétations erronées et à la constitution d'échantillons hétérogènes, souvent incompatibles avec les hypothèses des analyses statistiques

1.3.1.

Méthode de Gradex

Le postulat de base de la méthode est l'existence d'une relation entre la distribution des débits et celle des pluies génératrices puisque les débits sont formés par les pluies. Cette relation est-elle simple? La réponse est positive lorsque le sol parvient, au bout d'un certain temps de précipitations intenses, à être saturé de sorte que tout accroissement du volume de pluie va se traduire par un accroissement équivalent du volume écoulé dans la rivière à l'exutoire du bassin versant. Autrement dit, pendant un intervalle de temps donné, tout ce qui est précipité finit par ruisseler.

35

Chapitre 2 : Etude Hydrologique

L’intérêt de la méthode est de déduire la loi des débits à partir de celle des pluies dont l’échantillon est plus long et offre par conséquent plus de précision. Le débit, à partir duquel, toutes les précipitations qui tombent ruissellent est appelé débit de référence (Q0), dans notre étude, on a pris le débit Décennal comme référence qui sera calculé par la formule de Crupedix donnée comme suit :

 Pj (T  10ans)   Q(T  10ans)  1,5  S 0,8  max  80  

Avec S : Surface du bassin versant En général cette méthode s’applique aux bassins versants d’une superficie jusqu’à 5000 km2 et un temps de concentration compris entre 1h et 4 jours. La méthode du GRADEX a pour but de rechercher les débits maximaux de crues pour des fréquences d’apparition rares à très rares (temps de retour de plus de 100 ans). Elle s’applique notamment lorsque l’on dispose d’une longue série de pluie et d’une courte série de débits (env.10 ans) sur le bassin. Le principe de la méthode est de considérer que la droite de distribution des débits est parallèle à partir du seuil (Pivot), correspondant au temps de retour 10 ans, à celle des pluies. La loi de Gumbel est souvent utilisée pour ajuster les séries de pluies maximales et les débits correspondants.

Figure 11: Droite d'ajustement par la méthode de GRADEX de la loi de GUMBEL 36

Chapitre 2 : Etude Hydrologique

1.3.2.

Méthode de l’ajustement statistique

La méthode de l’ajustement statistique permet d’ajuster des lois de probabilité aux crues observées et à extrapoler la meilleure loi qui représente la distribution empirique pour des périodes de retour données. Il faut soumettre les séries de débits instantanés maximums annuels enregistrés au niveau de la station indiquée à une analyse fréquentielle en vérifiant d'abord les hypothèses suivantes : Test d'indépendance des observations (absence d’auto-corrélation) : pour vérifier si l’occurrence d’une observation n’est pas affectée par les observations précédentes. Test d'homogénéité : pour vérifier si l’échantillon fait bien partie de la même population. Les séries de données indépendantes et homogènes sont soumises aux différentes lois d'ajustement (Gumbel, Frechet, Gauss, Galton, gamma, person III, etc.)

Diagramme à utiliser de préférence Nom de la loi

Normale

Galton (log Normale)

Gumbel

Nom

Échelle des abscisses

Échelle des ordonnées

Gauss

Arithmétique

Gauss

GaussLog

Gumbel

LogArithmétique

Arithmétique

Paramètres

M S m1= moy (log Qi)

Gauss

S1   * log( Qi )

Gumbel

aG 

S 1.28

Q0= m- 0.45*S

Frechet

Frechet

LogArithmétique

Gumbel

aL 

SL 1.28

Q0L= mL*0 .45SL

Fonction de répartition

Relation

Qm S

U

-

Q= m+U*S

U1 

log Q  m1 S1

Q=10

U

-

(m1+u1*S1)

Q  Q0 aG

U= -log(- logF) F   exp  exp

U

Q=aG*U+Q0

(Q  Q0 L ) U L  log aL Q=e(aL*UL+Q0L)

U= -log( logF)

F   exp  exp

Tableau 2: Formules des lois statistiques

37

U

Chapitre 2 : Etude Hydrologique

Le choix de la loi qui s'ajuste le mieux à la série de données se base sur des tests d'adéquations qui jugent la validité de la loi. Ces critères de choix se présentent comme suit: Critère d’information Bayésien (BIC) : BIC  2Log L  2 * K * Log N 

Avec : L : la vraisemblance, K : le nombre de paramètres, N : la taille de l’échantillon. Critère d’information d’Akaike (AIC) :

AIC  2 * Log L  2 * K Avec L : la vraisemblance K : le nombre de paramètres. Probabilité à posteriori (Méthode de Shwarz) : Ce type de probabilité est appelée également "probabilité conditionnelle" et se note dans le cadre de l'étude des probabilités conditionnelles ( par exemple la probabilité à postériori d’un événement B sachant A ) :

P( B

) A

Le choix de la loi qui s'ajuste le mieux doit répondre aux critères suivants :  

Les coefficients BIC et AIC les plus faibles. La probabilité à posteriori la plus grande.

2. Détermination de l’hydrogramme de la crue de projet L’hydrogramme de crue est la courbe qui illustre la variation des débits instantanés de la crue en fonction du temps. Il est caractérisé par les paramètres suivants :

38

Chapitre 2 : Etude Hydrologique

QP : Débit de pointe ou débit instantané maximum ; V : Volume de la crue ; Tm : Temps de montée de la crue ; Tb : temps de base de la crue ; Dans la littérature, il existe plusieurs méthodes de détermination d’un hydro-gramme type d’une crue. On décrit ci-dessous les deux méthodes les plus utilisées dans le cas des barrages colinéaires, ou on ne dispose souvent pas d’observations hydrométriques directes.

 Hydrogramme triangulaire : C’est une méthode très simple qui permet d’avoir une estimation assez grossière de l’hydro-gramme de la crue de projet. Dans l’hydro-gramme triangulaire, le temps de base est supposé égal à trois fois le temps de montée. Connaissant les débits de pointe (Qmax) et les volumes de la crue (V) pour différentes périodes de retour, on peut en déduire les valeurs du temps de montée Tm et du temps de base (Tb) puisque :

V 

1 * Qmax * Tb 2

 Hydrogramme type sans dimension La similitude de forme des hydro-grammes de crues simples a conduit à la recherche d’une équation unique sans dimension dans laquelle on prend pour unité de débit Qp et pour unité de temps Tm, l’équation de base de cette forme d’hydro-gramme est du type :  4 4 t   Tm 

 Q t  * 4 * e QP TM

Q étant le débit à l’instant t après le début de la crue. L’équation ci-dessus conduit à la relation V / Qp = 1.28 Tm, Tm étant le temps de montée de la crue. Donc connaissant Qp(T) et V(T) pour la période de retour T, on peut calculer Tm et construire l’hydro-gramme de la crue de projet point par point en utilisant le tableau de correspondance ci-dessous entre t / Tm et Q / Qp :

t Tm

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

2.2

2.4

2.6

2.8

3

Q QP

0

0.04

0.28

0.64

0.91

1

0.93

0.78

0.59

0.43

0.29

0.19

0.12

0.08

0.05

0.03

Tableau 3: Tableau de correspondance entre (t/Tm) et (Q/Qp) Dans notre cas, on a eu recourt à l’hydrogramme triangulaire. 39

Chapitre 2 : Etude Hydrologique

II.

ETUDE DES APPORTS

En absence de données hydrométriques sur l’oued, il est nécessaire de procéder à des estimations indirectes des apports en se basant sur les séries pluviométriques offertes par le réseau de postes pluviométriques le plus proche et sur les quelques données climatiques générales. Le bilan hydrique d’un bassin versant donné peut s’exprimer comme suit :

P  R  ETP  DS Avec P : précipitation annuelle en mm R : Écoulement moyen en mm ETP : Évapotranspiration en mm DS : Accumulation des ressources à la fin de l’année. En ce qui concerne les petits bassins, DS est en général négligeable. Dans le but de simplification, les hydrologues ont introduit la notion du coefficient de ruissellement, qui est défini comme le rapport de la hauteur d’eau écoulée à la hauteur d’eau précipitée. Il est choisi compte tenu de la nature du bassin versant, la couverture végétale, du type de sol, de la pente et de la lithologie. On peut également obtenir une estimation du coefficient d’écoulement à partir des bassins versants jaugés ou disposant de mesures hydrologiques. Les apports moyens du bassin peuvent être déterminés en appliquant la relation suivante

L  C*P Avec : L : lame d’eau écoulée en mm P : pluie moyenne interannuelle en mm C : coefficient de ruissellement D’ou on peut calculer le volume :

V  1000 * L * S Avec :

V : volume des apports en m3

S : surface du bassin versant en km2

40

Partie ii : Étude hydrologique du bassin versant

41

Chapitre 1 : Analyse morpho-métrique des bassins versants étudiés

42

Chapitre 1 : Analyse morpho-métrique des bassins versants étudiés

INTRODUCTION Afin de pouvoir mettre en relation les précipitations et les débits d'un cours d'eau, il est nécessaire de délimiter les surfaces qui contribuent à alimenter l'écoulement de ce cours d'eau. L'ensemble de ces surfaces constitue le bassin versant. Il regroupe alors toutes les surfaces qui, par ruissellement superficiel, contribuent à l'écoulement au niveau de la section de rivière considérée. Toute approche du milieu naturel doit s’efforcer dans un premier temps à fournir des indications chiffrées permettant de caractériser le milieu étudié. C’est pourquoi, nous allons analyser dans ce chapitre les principales caractéristiques morpho-métriques et hydrographiques des bassins du Souss à : Aoulouz, Immerguen et Moukhtar Soussi après leur délimitation. Ces informations, essentiellement descriptives, nous paraissent indispensables pour l’étude du fonctionnement de ceux-ci. En fait, nous commencerons par une étude détaillée des caractéristiques du bassin de l’Oued Souss à Aoulouz, tandis que pour Immerguen et M. Soussi, nous donnerons un récapitulatif de leurs caractéristiques à la fin.

43

Chapitre 1 : Analyse morpho-métrique des bassins versants étudiés

I. Délimitation des bassins versants On peut résumer le processus de la délimitation des bassins versants étudiés dans les étapes suivantes effectuées par un logiciel SIG : 1. Téléchargement du Modèle Numérique de Terrain (MNT) de la zone d’étude à partir du site américano-japonais ASTER GDEM. 2. Géo-référencement et découpage de la carte MNT. 3. Conversion de la MNT découpée en image raster lisible par le logiciel SIG. 4. Traitement de ce modèle MNT pour en établir des couches du réseau hydrographique du bassin versant, des directions des écoulements et de calculer, pour chaque cellule, la quantité d’eau accumulée dans la cellule du fait des écoulements amont et d’autres qui serviront à établir la couche du bassin.

5. Désignation de l’exutoire par les coordonnées Lambert : ( Aoulouz :x = 238.05 et y =413.55, Immerguen : x = 249.17 et y = 403.57, Moukhtar Soussi : x = 252.82 et y = 417.74 ) et découpage du bassin versant à la limite de cet exutoire. L’utilisation du model MNT sert à établir l’hypsométrie du bassin versant. 6. Géo-référencement des cartes topographiques de 1/50000 de la zone d’étude. 7. Projection du contour obtenu sur les cartes topographiques et leur traitement pour en déduire les autres caractéristiques physiques que nous détaillerons dans les parties suivantes. La délimitation repose sur deux éléments essentiels :  

Les courbes de niveaux sur les cartes topographiques de la région ciblée. Le réseau de drainage de l’oued qui doit être entouré par la ligne de partage des eaux (à l’intérieur de l’entité limitée)

Les cartes topographiques 1/50000 de la zone d’étude utilisées : Aoulouz Taliwine Assaragh Tabadriste Taghdout Igli Tafingoult

Assarag Azaghar-n-irs Oukaimeden Agadir-Melloul Ighiry Azeguour Amezmiz

Tachoukacht Talat-N-yacoub Sirwa Ighram Ait Kine Tamaloukt Ouled-berhil

Pour la carte d’Oukeimeden-Toubkal, on a eu recourt à une carte de 1/100 000 vu qu’on n’a pas trouvé celle de 50000.

44

Chapitre 1 : Analyse morpho-métrique des bassins versants étudiés

Figure 12: Bassin Versant de l’Oued Souss à Aoulouz

45

Chapitre 1 : Analyse morpho-métrique des bassins versants étudiés

II. Détermination des caractéristiques du Bassin versant de l’Oued Souss à Aoulouz L’étude consiste à déterminer les indices morpho-métriques pour comparer les indices morphologiques des bassins versants et pour quantifier leur comportement hydrologique potentiel. Pour caractériser la forme d’un bassin versant ,différents indices de forme destinés à comparer les bassins voire à estimer certaines de leurs caractéristiques hydrologiques .L’indice auquel il est le plus communément fait référence est l’indice de compacité ,dit de Gravelus .

1. Superficie, périmètre et longueur du thalweg principal  Superficie La surface constitue l'aire de réception des précipitations qui alimentent un cours d'eau par écoulement. La surface déterminée pour l’oued Souss à Aoulouz est de :

S = 4434 Km²  Périmètre C’est la caractéristique de longueur la plus utilisée.

P =463 Km

Figure 13: Périmètre et surface du bassin versant obtenus à l’aide d’un logiciel SIG

 Longueur du cours d’eau principal La longueur du cours d’eau principal renseigne sur le temps de transite de l’eau pour atteindre l’exutoire.

L = 133,666 Km

46

Chapitre 1 : Analyse morpho-métrique des bassins versants étudiés

2. Indice de compacité La forme d'un bassin versant peut avoir des conséquences hydrologiques importantes, notamment sur la fonction de transfert des eaux, elle est en partie responsable de l'évolution des crues et la forme des hydro-grammes observés à l'exutoire. Il existe plusieurs formules permettant de chiffrer cette caractéristique telle que l'indice de compacité de Gravelius :

 Indice de Gravilus : La forme du bassin versant est approchée par l’indice de compacité de Gravilus ( K G ).

K G  0,28

P

K G  1,94  1,12



S

Avec : P : périmètre du bassin en Km S : surface en Km²  Cet indice est proche de 1,12 pour un bassin versant de forme compacte, loin de 1,12 lorsque le bassin est de forme allongée, et égale à 1,12 dans le cas d’un bassin de forme circulaire.

 Indice de Horton : Il exprime le rapport de la largeur moyenne du bassin versant à la longueur du cours d’eau principal.

KH 

S L2



K H  0,241

Avec : S : surface en Km². L : longueur du cours d’eau principal Un bassin allongé présente un indice inférieur à 1.

Dans notre cas, le bassin présente alors une forme allongée, cette forme induire de faibles débits de pointe de crue.

47

Chapitre 1 : Analyse morpho-métrique des bassins versants étudiés

III. hypsométrie et calcul de la pente moyenne L’étude de la répartition des altitudes s’effectue à partir d’une carte en courbes de niveau. En planimétrant et en cumulant les aires situées entre deux courbes, on obtient la carte et la courbe hypsométrique.

1.

Carte hypsométrique

Figure 14: Carte hypsométrique du Bassin de Souss à Aoulouz 48

Chapitre 1 : Analyse morpho-métrique des bassins versants étudiés L’altitude influence quelques paramètres climatologiques caractérisant le bassin versant : 1- au niveau du type et de l'intensité des précipitations 2- au niveau de la répartition spatiale des précipitations 3- au niveau de la valeur de la température

2. Courbe hypsométrique Afin de définir la répartition de la surface sur les différentes tranches d’altitudes, il demeure nécessaire d’établir une courbe hypsométrique de notre bassin représentée par les valeurs groupées dans le tableau suivant :

altitude

Tranches d’altitudes (m)

surfaces (km²)

S(%)

surface cumulée(%)

9

3020-4141

41.637

0.939

0.939

8

2528-3020

136.591

3.081

4.020

7

2202-2528

341.654

7.705

11.725

6

1943-2202

423.253

9.546

21.270

5

1746-1943

991.394

22.359

43.629

4

1560-1746

810.487

18.279

61.908

3

1350-1560

661.489

14.918

76.826

2

1121-1350

624.217

14.078

90.904

1

707-1121

403.321

9.096

100.000

Tableau 4: tableau représentant les surface cumulées par rapport aux tranches d'altitudes

La courbe hypsométrique est la représentation graphique des couples (superficies cumulées en % en abscisses, l’altitude en m en ordonnées) :

49

L'altitude (m)

Chapitre 1 : Analyse morpho-métrique des bassins versants étudiés

10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0.000

20.000

40.000

60.000

80.000

100.000

Superficies cumulées en % Figure 15: Courbe hypsométrique du bassin versant

On obtient les altitudes caractéristiques du relief : 

L’altitude maximale Hmax c’est le pont culminant du bassin pour une valeur de 4141m



L’altitude minimale Hmin se situe à l’exutoire de bassin versant égal à 707 m



L’altitude moyenne du bassin Hmoy en m. Elle est calculée en pondérant la hauteur moyenne d’une tranche d’altitude par la surface partielle de cette tranche selon la formule suivante :

Hmoy 

hi  hi 1  1 S  i 2 S i



Hmoy  1687,84m

Avec : S : surface totale du bassin versant en Km² Hi+1 : limite supérieure d’une tranche d’altitude en m Hi : limite inférieure de cette tranche d’altitude en m Si : surface partielle de cette tranche en Km²

50

Chapitre 1 : Analyse morpho-métrique des bassins versants étudiés

Figure 16: Description statistique des altitudes (tiré d'un logiciel SIG)

3.

Pente moyenne du cours d’eau principal

Vu l’influence directe de la pente sur le ruissèlement des eaux superficielles, les hydrologues travaillent avec des indices de pente, pour tenir compte des dénivellations du relief qui sont en contact avec la réponse hydrologique du bassin versant. La pente moyenne donne une bonne indication sur le temps de parcours du ruissellement direct – donc sur le temps de concentration – et influence directement sur le débit de pointe lors d’une averse. Plusieurs méthodes ont été développées pour estimer la pente moyenne d’un bassin. La pente moyenne se calcule par le rapport entre la dénivellation maximale du cours d’eau et sa longueur totale L :

Pmoy  H max  H min  / L

51

Chapitre 1 : Analyse morpho-métrique des bassins versants étudiés Avec : Hmax : Altitude maximale du bassin versant en m. Hmin : Altitude minimale du bassin versant en m. L : longueur du cours d’eau principal en Km Pour notre cas, la pente moyenne du cours d’eau principal est égale à :

Pmoy  25,69m / Km

IV.

Temps de concentration

Le temps de concentration Tc est le temps que met l'eau tombée au point hydrauliquement le plus éloigné pour arriver à l'exutoire du bassin versant. Pour ce paramètre on tient compte des caractéristiques géométriques et morphologiques du bassin on le calcul à partir des formules empiriques :

1.

Ventura

TC  7,632  S 0,5  Pmoy

0,5



TC  52,84h

Avec : - Tc en minutes. - S = Superficie du bassin versant en Km². - Pmoy = pente moyenne du cours d’eau principal en m /m.

2. Giandotti TC 

4 S  1,5 L 0,8 H m  H ex



TC  18,63h

Avec : - Tc en minutes. - S = Superficie du bassin versant en Km².

52

Chapitre 1 : Analyse morpho-métrique des bassins versants étudiés -L= longueur du cours d’eau principal en km. - Hm= hauteur moyenne du bassin versant en m. - Hex= hauteur de l’exutoire du bassin en m.

3. Kirpich

L1.155 TC  0,945 * 0.385 D



TC  19,02h

Avec : - Tc en minutes. -D =Différence d’altitudes entre les extrémités du talweg en m. - L= longueur du cours d’eau principal en km.

4. Formule Espagnole 01925 TC  18  L0,77  Pmoy



TC  26,32h

Avec : - Tc en minutes. - Pmoy = pente moyenne du cours d’eau principal en m /m. - L= longueur du cours d’eau principal en km.

5. Ven Te Chow  L TC  7,38  P  moy

   

0 , 64



TC  9,10h

Avec : - Tc en minutes. - Pmoy = pente moyenne du cours d’eau principal en m /m. 53

Chapitre 1 : Analyse morpho-métrique des bassins versants étudiés - L= longueur du cours d’eau principal en km.

6. Us Corps of Engineers



0, 25 TC  16,682 L  Pmoy



0, 77



TC  24,39h

Avec : - Tc en minutes. - Pmoy = pente moyenne du cours d’eau principal en m /m. - L= longueur du cours d’eau principal en km.

7. Formule Californienne :  TC  8,712  

L Pmoy

   

0 , 77



TC  25,78h

Avec: - Tc en minutes. - Pmoy = pente moyenne du cours d’eau principal en m /m. - L= longueur du cours d’eau principal en km.

8. Formule de Bransby Williams 0, 2 TC  14,557  L  S 0,1  Pmoy



TC  29,13h

Avec : - Tc en minutes. - Pmoy = pente moyenne du cours d’eau principal en m /m. - L= longueur du cours d’eau principal en km. -S= superficie du bassin en km².

54

Chapitre 1 : Analyse morpho-métrique des bassins versants étudiés

9. Formule de Turazza & Passini

TC  1.662 * S 0.5



TC  18,45h

-S= superficie du bassin en km².

10. choix du temps de Concentration Le tableau suivant récapitule les diverses valeurs du temps de concentration obtenues par ces formules. La valeur du temps de concentration retenue est la moyenne des valeurs proches. On a éliminé les valeurs extrêmes très grandes ou très petites pour ne laisser que les valeurs centrales. Formule

Tc en heure

Formule de Ventura

52,84h

Formule de Giandotti

18,63h

Formule de Kirpich

19,02h

Formule Espagnol

26,32h

Formule de Van Te Chow

9,10h

Formule de US corps of Engineers

24,39h

Formule Californienne

25,78h

Formule de Bransby Williams

29,13h

Formule de Turazza & Passini La valeur de Tc retenue

18,45h

18,699h

Tableau 5: temps de concentration retenu

V. Coefficient de ruissèlement le coefficient de ruissellement (Cr) est le rapport entre la hauteur d’eau ruisselée à la sortie d’une surface considérée dite “pluie nette”, et la hauteur d’eau précipitée dite “pluie brute”.

Cr =Hauteur d’eau ruisselée (mm) / Hauteur d’eau précipitée Il est fortement influencé par l’imperméabilisation des surfaces mais aussi par la pente, le cloisonnement des surfaces de ruissellement (murs, remblais), la fréquence de la pluie ... Les deux tablaux suivant présentent différentes « fourchettes » de coefficient de ruisselement en fonction de la nature de la surface et du type d’occupation du sol :

55

Chapitre 1 : Analyse morpho-métrique des bassins versants étudiés

Occupation du sol

Coefficient de ruissellement 0,70 < C < 0,95

-Commercial -Résidentiel  aménagements  collectifs  habitats dispersés -Industriel -Parcs et jardins publics -Terrains vagues -Terres agricoles  drainées  non drainées

0,30 < C < 0,50 0,50 < C < 0,75 0,25 < C < 0,40 0,50 < C < 0,80 à 0,90 0,10 < C 7% -Sols perméables avec végétation  pente < 2%  pente = 2 à 7%  pente > 7%

0,05 < C < 0,10 0,10 < C < 0,15 0,15 < C < 0,20

Tableau 6 : Les valeurs du coefficient du ruissèlement en fonction du type de la surface et de l'occupation du sol En tenant compte, du relief du bassin versant, la formation géologique ( imperméable pour Aoulouz et Moukhtar Soussi et plus perméable à l’Immerguen ) et la valeur de la pente moyenne, on estimera le coefficient de ruissèlement par les valeurs suivantes :

Bassin versant Coefficient ruissèlement

Aoulouz

de 0.23

Immerguen

M. Soussi

0.13

0.4

56

Chapitre 1 : Analyse morpho-métrique des bassins versants étudiés

VI.

Rectangle équivalent

Le bassin versant rectangulaire résulte d'une transformation géométrique du bassin réel dans laquelle on conserve la même superficie, le même périmètre (ou le même coefficient de compacité) et donc par conséquent la même répartition hypsométrique. Les courbes de niveau deviennent des droites parallèles au petit côté du rectangle. La climatologie, la répartition des sols, la couverture végétale et la densité de drainage restent inchangées entre les courbes de niveau.

2   1,12   KG S  Léq  1  1    1,12   K G   

2   1,12   KG S   léq  1  1   1,12  K  G   

VII.



Léq  209,51



l éq  21,16 Km

Km

Réseau hydrographique

Le réseau hydrographique est une des caractéristiques les plus importantes du bassin. Le réseau hydrographique peut prendre une multitude de formes. La différenciation du réseau hydrographique d'un bassin est due à trois facteurs principaux qui sont :· 

La géologie : par sa grande sensibilité à l'érosion, la nature du substratum influence sur la forme du réseau hydrographique.



Le climat: le réseau hydrographique est dense dans les régions montagneuses très humides et tend à disparaître dans les régions désertiques.



La pente du terrain : détermine si les cours d'eau sont en phase érosive ou sédimentaire. Dans les zones de pente plus élevées, les cours d'eau participent souvent à l'érosion de la roche sur laquelle ils s'écoulent. Au contraire, en plaine, les cours d'eau s'écoulent sur un lit où la sédimentation prédomine.

Divers paramètres descriptifs sont utilisés pour définir le réseau hydrographique. La topologie s’avère utile dans la description du réseau hydrographique notamment en proposant une classification de ceux-ci.

57

Chapitre 1 : Analyse morpho-métrique des bassins versants étudiés Cette classification est facilitée par système de numérotation des tronçons de cours d’eau (rivière principale et affluente). La codification des cours d’eau est également utilisée pour le traitement automatique des données. Il existe plusieurs types de classifications des tronçons des cours d’eau, dont la classification de Strahler (1957) qui est la plus utilisée. Cette classification permet de décrire sans ambigüité le développement du réseau de drainage d’un bassin de l’amont vers l’aval. Elle se base sur les règles suivantes :  Tout cours d'eau dépourvu de tributaires est d'ordre un. 

Le cours d'eau formé par la confluence de deux cours d'eau d'ordre différent prend l'ordre du plus élevé des deux.



Le cours d'eau formé par la confluence de deux cours d'eau du même ordre est augmenté de un.

Dans notre cas alors et en se basant sur des traitements du bassin versant de la zone d’étude par un logiciel SIG, on constate que le bassin de l’Oued Souss à Aoulouz est d’ordre 7 .

58

Chapitre 1 : Analyse morpho-métrique des bassins versants étudiés

Cours d'eau d'ordre 1 Cours d'eau d'ordre 2 Cours d'eau d'ordre 3 Cours d'eau d'ordre 4 Cours d'eau d'ordre 5 Cours d'eau d'ordre 6 Cours d'eau d'ordre 7

Figure 17: Réseau hydrographique du bassin versant du Souss à Aoulouz

59

Chapitre 1 : Analyse morpho-métrique des bassins versants étudiés

VIII. Récapitulatif de l’analyse morphométrique du bassin de l’oued Souss à Aoulouz Pour conclure nous résumons dans le tableau récapitulatif suivant les caractéristiques morpho-métriques du bassin de l’oued Souss à Aoulouz :

PARAMETRE

VALEUR

Superficie en (km²)

4434

Périmètre en (km)

463

Altitude max (m)

4141

Altitude min (m)

707

Dénivelée (m)

3434

Longueur oued (km)

133.67

Pente moyenne oued (m/m)

0,026

Longueur rectangle équivalent (km)

209.51

Largeur du rectangle équivalent (km)

21.16

Indice de Gravilus (adimensionnel)

1.94

Indice d’Horton (adimensionnel)

0,24

Tableau 7: Récapitulatif des caractéristiques du bassin de l’oued souss à Aoulouz

IX. L’analyse morphométrique des sous bassins versants : Immerguen & Moukhtar Soussi

60

Chapitre 1 : Analyse morpho-métrique des bassins versants étudiés

Figure 18: Situation des sous bassins du Souss à Aoulouz (Immergen & M. Soussi)

61

Chapitre 1 : Analyse morpho-métrique des bassins versants étudiés

Ainsi compte tenu des différentes formules déjà utilisées pour calculer les caractéristiques du bassin d’Aoulouz, on a obtenu les résultats suivants :

PARAMETRE

Valeur pour le bassin d’Immergen

Valeur pour le bassin de Moukhtar Soussi

Superficie en (km²)

2766,96

1275,08

Périmètre en (km)

349

213,83

Altitude max (m)

3257

4141

Altitude min (m)

873

874

L’altitude moyenne

1590

2007

Longueur du cours d’eau (km)

106,72

64,58

Pente moyenne oued (m/m)

0,022

0,051

Longueur du rectangle équivalent (km)

157,1

93,49

Largeur du rectangle équivalent (km)

17,61

13,64

Indice de Gravilus (adimensionnel)

1,86

1,68

Indice d’Horton (adimensionnel)

0,24

0,30

Tableau 8 : Caractéristiques morphométriques du bassin du Souss à Immergen et à M. Soussi

62

Chapitre 1 : Analyse morpho-métrique des bassins versants étudiés

Temps de concentration (en heure) Formule

Bassin Versant d’IMMERGEN

Bassin Versant M. SOUSSI

Formule de Ventura

45,10

20,11

Formule de Giandotti

17,30

8,90

Formule de Kirpich

16,55

7,77

Formule Espagnol

22,80

13,17

Formule de Van Te Chow

8,29

4,59

Formule d’US corps of Engineers

21,13

12,21

Formule Californienne

23,01

11,31

Formule de Bransby Williams

25,15

13,90

Formule de Turazza & Passini La valeur de Tc retenue

14.57

16,137 h

9.89

12,647 h

Tableau 9: Temps de concentration retenus pour les deux sous bassins

63

Chapitre 1 : Analyse morpho-métrique des bassins versants étudiés

CONCLUSION

En guise de conclusion, nous constatons que le logiciel SIG utilisé, nous a facilité la détermination des caractéristiques morpho-métriques, physiques et hydrographiques des bassins versants étudiés, à condition que la délimitation soit bien faite tout au début du travail. L’ensemble des principales caractéristiques physiques ont une forte influence sur la répartition spatio-temporelle des précipitations et de débits au sein de chaque bassin versant étudié ainsi ils jouent un rôle très important dans l’évaluation du volume des apports .

64

Chapitre 2 : Calcul des débits des crues et des apports

Calcul des débits des crues et des apports

INTRODUCTION Après la définition des caractéristiques physiques citées auparavant, on estimera les débits de pointes des crues de nos bassins versants (Aoulouz et Immerguen), à l’aide des méthodes usuelles .On en retiendra après justification les valeurs finales des débits des crues de fréquences 5, 10, 20, 50,100 ,1000 et 10000 ans. Nous allons essayer également de faire une estimation des apports au niveau des trois bassins versants tout en prenant en considération la disponibilité des données hydrologiques et leur homogénéisation ainsi que la validité des méthodes utilisées. Mais avant d’entamer ces deux axes, il y a lieu d’estimer la pluviométrie moyenne annuelle au niveau de chaque bassin versant, ce qui est indispensable au calcul qui suit.

66

Calcul des débits des crues et des apports

I. Détermination de la pluviométrie moyenne annuelle du bassin versant :  Méthode de Thiessen : La méthode des polygones de Thiessen est la plus couramment utilisée, parce que son application est aisée et qu'elle donne en général de bons résultats. Elle convient notamment quand le réseau pluviométrique n'est pas homogène spatialement (pluviomètres distribués irrégulièrement). Cette méthode permet d'estimer des valeurs pondérées en prenant en considération chaque station pluviométrique. Elle affecte à chaque pluviomètre une zone d'influence dont l'aire, exprimée en %, représente le facteur de pondération de la valeur locale. Les différentes zones d'influence sont déterminées par découpage géométrique du bassin sur une carte topographique. La précipitation moyenne pondérée Pmoy pour le bassin, se calcule alors en effectuant la somme des précipitations Pi de chaque station, multipliées par leur facteur de pondération (aire Ai), le tout divisé par la surface totale A du bassin. La précipitation moyenne sur le bassin s'écrit :

Pmoy

A *P   i

i

A

Avec : Pmoy : précipitation moyenne sur le bassin. A : aire totale du bassin. Pi : précipitation moyenne enregistrée à la station i. Ai : précipitation du polygone associée à la station i.

Les pluviométries moyennes obtenues pour chaque station, présentent la moyenne des pluviométries annuelles sur une période au moins de neuf ans . Les résultats de ces calculs font l’objet de l’annexe 1. Pour déterminer la zone d’influence de chaque station pluviométrique avec la méthode THIESSEN, on peut se servir d’un logiciel SIG par la manipulation des coordonnées et la pluviométrie moyenne au niveau de chaque station.

67

Calcul des débits des crues et des apports

la station

surface (Ai) (km²)

coordonnée X

coordonnée Y

IGUIDI

Pluviométrie moyenne (Pi) (mm) 271.515

1093,74

260726.302

429682.361

TALIOUINE

228.860

2581 ,83

259385.744

394527.985

IBERGUANTEN

298.870

319 ,18

249440.478

416713.783

IMERGUEN

257.853

341,17

249170.188

403577.660

AWLOUZ

257.327

98,10

237327.740

413330.376

Tableau 10:Tableau de calcul de la pluie moyenne selon la méthode de Thiessen

La pluviométrie moyenne du bassin versant du barrage d’Aoulouz est :

Pmoy  247 mm

68

Calcul des débits des crues et des apports

Figure 19 : Les zones d'influence des stations pluviométriques du bassin versant d'Aoulouz 69

Calcul des débits des crues et des apports Par la même procédure, on détermine la pluviométrie moyenne annuelle au bassin versant de la station d’Immergen et du barrage M. Soussi :

 Immerguen la station

Pluviométrie moyenne (Pi) (mm)

surface (Ai) (km²)

Coordonnée X

coordonnée Y

TALIWINE

228.860

2508.246

259385.744

394527.985

IGUIDI

271.515

22.204

260726.302

429682.361

IMERGUEN

257.853

234.650

249170.188

403577.660

Tableau 11: Tableau de calcul de la pluie moyenne d'Immergen selon la méthode de THIESSEN

La pluviométrie moyenne du bassin versant de la station d’Immerguen est :

Pmoy  232mm  Moukhtar Soussi

IGUIDI

pluviométrie moyenne (Pi) (mm) 271.515

1052.986

Pluviométrie moyenne (Pi *Ai) 269446.520

TALIOUINE

228.860

72.241

13950.138

IMERGUEN

257.853

38.589

5772.009

IBERGUANTEN

298.870

110.827

625.340

Nom de la station

surface (Ai) (km²)

Tableau 12: Tableau de calcul de la pluie moyenne de Moukhtar Soussi selon la méthode de THIESSEN

Ainsi, on obtient, la pluviométrie moyenne annuelle suivante :

Pmoy  271mm

70

Calcul des débits des crues et des apports

Figure 20:Les zones d'influence des stations pluviométriques du bassin de l’oued Souss à Immerguen

71

Calcul des débits des crues et des apports

Figure 21: Les zones d'influence des stations pluviométriques du bassin de Souss à M. Soussi

72

Calcul des débits des crues et des apports

II.

Détermination des débits des crues :

1. Objectif et méthodes adoptées :  Objectif : La présente étude vise principalement deux objectifs : Estimation des débits de pointe (Qp), pour des périodes de retour allant de 5 à 10000 ans. Détermination de la forme de l’hydro-gramme des crues et par la même occasion, estimation des volumes de crues.

 Méthodologie adoptée : Les débits de pointe ont été calculés pour le barrage Aoulouz et la station Immerguen par : a. La méthode de l’ajustement statistique des débits instantanés maximums annuels enregistrés au droit de la station hydrologique d’Aoulouz. b. Calcul des débits de pointe par les formules empiriques. c. Calcul des débits de pointe pour les fréquences rares (1/5, 1/10, 1/20, 1/50, 1/100, 1/1000 et 1/10000) en utilisant la méthode du Gradex pour la station Immerguen puis la transposition par la formule de Franco-Rodier pour en déduire les débits d’Aoulouz.

2. Estimation des débits des crues : 2.1.

Calcul par la méthode d’ajustement statistique

2.1.1.

La démarche manuelle :

1. Préparation de la série des débits instantanés maximaux annuels 

Trie des valeurs dans l’ordre croissant



Attribution d’un rang

2. Calcul de la fréquence de dépassement F1 pour chaque rang 



Fréquence empirique de Hazen :

Fréquence empirique de Gumbel :

r  0,5 n r n 1

73

Calcul des débits des crues et des apports

Où r est le rang dans la série de données classée, n est la taille de l’échantillon 3.

Calcul de la variable réduite « u » correspondante pour chaque loi

4. Représentation graphique des couples (ui, xi) de la série à ajuster 5.

Déduction des deux paramètres a et b (a*u +b) de la loi caractéristiques de la loi d’ajustement.

6.

Utilisation du modèle statistique pour estimer des débits de pointe pour différentes périodes de retour T.

7.

Calcul de la fréquence de non-dépassement

F X i   1 

qui représente les

1 T

8. Calcul de la variable réduite correspondante 9. Calcul du quantile correspondant d’après la relation linéaire (avec a et b fournis par l’étape précédente)

2.1.2.

Ajustement statistique par le logiciel « Hyfran plus »

Compte tenu de la longueur des séries des échantillons utilisés, on a recours à l’outil informatique « Hyfran-Plus » qui permet de déterminer rapidement, la loi qui s’ajuste le mieux à l’échantillon et les valeurs des Qp pour différentes périodes de retour. Les lois de probabilités testées par l’outil d’ajustement statistique sont :  La loi Gamma,  La loi de Gumbel,  La Loi de Galton (ou loi dite Log normale),  La loi de Pearson III. Ces lois sont bien adaptées aux phénomènes extrêmes, car en effet, les pointes correspondent à des événements rares. Les ajustements sont effectués pour chacune de ces lois proposées. Les paramètres sont estimés par la méthode du maximum de vraisemblance. Après classement des lois testées sur la base de la probabilité à posteriori qui tient compte de la de la qualité statistique de l’ajustement.

74

Calcul des débits des crues et des apports

L’examen visuel confirme le classement effectué selon les probabilités à posteriori. Les meilleurs ajustements correspondent aux valeurs les plus élevées de la probabilité à posteriori.

Figure 22: Introduction des données dans « Hyfran-plus »

La série complète des débits instantanés maximums annuels de la station Aoulouz fait l’objet de l’annexe 2.

75

Calcul des débits des crues et des apports

Figure 23: les paramètres statistiques de l'échantillon

Figure 24: La modélisation par la loi Gamma

76

Calcul des débits des crues et des apports

Le choix de la loi convenable pour ajuster l’échantillon doit être acceptable selon les critères du test d’adéquation le plus utilisé en hydrologie « KHI- deux » et en faisant une comparaison avec les résultats des autres lois d’ajustement.

Figure 25: La comparaison des différentes lois d'ajustement

Puisque La loi GAMMA est la loi qui présente les coefficients BIC et AIC les plus faibles et une grande valeur de la probabilité à postériori (P (Mi /x)) par rapport aux autres lois, alors c’est la loi Gamma qui s’adapte le mieux avec l’échantillon, d’où on peut déterminer les débits de pointe des différentes périodes de retour. L'intervalle de confiance (Confidence Level ) à 95% choisi, est un intervalle de valeurs qui a 95% de chance de contenir la vraie valeur de XT (débit de pointe ). L’intervalle de confiance est constitué des valeurs qui ne sont pas statistiquement significativement différentes du résultat observé.

77

Calcul des débits des crues et des apports

Figure 26: Les résultats des débits retenus (XT est le débit de pointe)

2.2.

Calcul des débits des crues à l’aide des formules empirique

 Formule de Fuller II





Q  1  a * Log T  * S 0,8  8 / 3 * S 0,5 * 4 /* N *100 Avec : Q : débit de pointe en m3/s de récurrence T . T : Période de retour a : Coefficient variant entre 0.7 et 0.8 au Maroc .Nous adoptons 0.8 S : Superficie du bassin versant en Km² N : Coefficient régional pris égal à 80 en plaines ,85 en région accidentée et 100 en montagne. Nous prenons N=85 pour le bassin versant de la zone d’étude.

78

Calcul des débits des crues et des apports

 Formule de Mallet Gautier

Q  2 * K * Log10 1  a * H  *

A L

* 1  4 * Log10 T  _ Log10  A

Avec : Q : débit maximal en m3/s K : coefficient variant de 0.50 à 6 (on prend k=0.5) H : Hauteur moyenne annuelle de pluie .Nous prenons H= 247mm A : Superficie du bassin versant en km² a : coefficient variant de 20 à 30 (au Maroc, a=20) L : Longueur du drain principal en Km T : Temps de retour.

 Formule DE HAZAN-LAZAREVICK

Q1000  K1 * S K 2 Où : Q(1000) : Débit de pointe en m3/s de récurrence 1000 ans. S : Superficie du bassin versant en km2 Les valeurs des paramètres k1 et k2 dépendent de la situation géographique de la zone et de sa pluviométrie moyenne annuelle. Elles sont données dans le tableau suivant :

Province du Nord Rif central

Rif occidental

Haut Atlas

Moyen Atlas

Rif oriental

K1

15.55

9.78

7.58

14.94

13.51

13.47

9.38

K2

0.776

0.793

0.808

0.636

0.613

0.587

0.742

800-1000

600-800

700-900

500-700

400-500

200-400

Pluviométrie

(mm)

10001300

Tableau 13: Table des valeurs des paramètres K1 et K2 de la méthode Hazan Lazarevick 79

Calcul des débits des crues et des apports

En se basant sur la géographie et la pluviométrie de la zone d’étude, nous prenons : 

k1= 9.38



k2=0.742

La transposition des débits des crues milléniales aux débits de récurrence T se fera par la formule du Fuller I qui s’écrit comme suit :

QT   Q1000

1  a * Log T  1  a * Log 1000

Q (T) : Débit de pointe en m3/s de récurrence T a : coefficient régional variant de 0.8 à 2 pour la partie nord du Maroc ,2 à 3.5 pour le rif occidental. Nous prenons a=2

 Résultats : Période de retour

10000

1000

100

50

20

10

5

Fuller II

4781.122

3870.432

2959.742

2685.597

2323.197

2049.052

1774.907

5176.701

4332.519

3277.685

2885.602

2265.444

1647.942

546.986

6127.308

4765.684

3404.060

2994.170

2452.326

2042.436

1632.546

Mallet Gautier Hazan Lazarevick

Tableau 14 : Résultats des débits de pointe pour les formules empiriques

2.3.

Débits de pointe par la méthode du Gradex :

Pour estimer le Gradex, différentes approches sont possibles. Lorsque la série d'observation est longue (>30 ans) le plus simple et le plus efficace est d'ajuster directement les pluies maximales annuelles à une loi de Gumbel. Pour cela on a eu recourt à la station d’Immergen vu que la série d’Aoulouz ne dépasse pas 10 ans. Ces débits et à l’aide d’une transposition avec la formule de Froncou Roudier vont nous permettre de calculer les débits de pointe du bassin versant d’Aoulouz. La méthode de transposition se base sur la comparaison avec des bassins régionaux sur lesquels existent des données hydrologiques. Cette méthode consiste à extrapoler les débits au site non jaugé à partir des données observées dans un bassin jaugé qui lui est hydrologiquement comparable (les deux bassins versants d’Aoulouz et Immerguen présentent des caractéristiques proches entre eux au niveau du relief, la géologie, réseau hydrographiques …)

80

Calcul des débits des crues et des apports

 La méthode de GRADEX: Parmi les lois de distribution qui peuvent rendre compte de la statistique des phénomènes extrêmes, c'est la loi de Gumbel qui s'adapte le mieux aux variables pluviométriques. La loi de Gumbel a pour expression :

F ( x)  exp(  exp( 

xb )) a

u

xb a

Où a et b sont les paramètres du modèle de Gumbel. Dans un graphique de Gumbel la distribution s’écrit comme suit :

u   ln(  ln( F ( x))) U étant la variable de Gumbel. Le terme « a » représente la pente de la droite d'ajustement. Bien souvent et surtout pour les pluies, on appelle a « le Gradex». En hydrologie, la Probabilité des valeurs d'un échantillon observé est donnée par la formule de Hasen:

Fi 

i  0,5 n

Dans cette étude, on a ajusté les pluies journalières maximales annuelles de la station d’Immergen pour une série d’observation assez longe (36 ans) (n=36) par la loi de Gumbel, cet ajustement a permis d’estimer les valeurs des précipitations pour différentes fréquences de retour. Par ailleurs ce Gradex présente une constance quelle que soit la période sur laquelle on prend la pluie maximale. La série des pluies journalières maximales annuelles de la station de l’Immerguen, fait l’objet de l’annexe 4.

 Démarche et résultats : La procédure d’ajustement des valeurs journalières maximales annuelles selon une distribution de Gumbel est la suivante : 1. Classer par ordre croissant les valeurs retenues, 2. Associer à chaque valeur un rang r, 3. Associer à chaque valeur une probabilité cumulée de non-dépassement F (formule de Hazen par exemple). 4. Pour chaque valeur retenue, calculer la variable réduite de Gumbel u.

81

Calcul des débits des crues et des apports

1998

Pluies journalières maximales annuelles 12,7

1982

13,6

2

0,041666667

-1,48262243

1976

18,7

3

0,069444444

-0,950269673

2000

18,8

4

0,097222222

-0,939831384

1992

18,9

5

0,125

-0,929393095

1993

19,5

6

0,152777778

-0,866763359

1999

21,4

7

0,180555556

-0,668435861

1977

22,7

8

0,208333333

-0,5327381

1985

23

9

0,236111111

-0,501423232

1972

23,7

10

0,263888889

-0,428355206

1986

24,2

11

0,291666667

-0,37616376

1980

24,7

12

0,319444444

-0,323972313

1973

27

13

0,347222222

-0,083891658

1970

28,9

14

0,375

0,114435839

2003

31,1

15

0,402777778

0,344078205

1996

32,6

16

0,430555556

0,500652545

2002

32,6

17

0,458333333

0,500652545

1989

32,8

18

0,486111111

0,521529124

1991

33,4

19

0,513888889

0,58415886

1971

34

20

0,541666667

0,646788596

2004

34,7

21

0,569444444

0,719856621

1995

35,6

22

0,597222222

0,813801225

1983

35,9

23

0,625

0,845116093

1987

36,1

24

0,652777778

0,865992672

1979

36,6

25

0,680555556

0,918184118

2005

36,9

26

0,708333333

0,949498986

1975

38,2

27

0,736111111

1,085196748

1990

42,6

28

0,763888889

1,544481479

1978

42,8

29

0,791666667

1,565358058

1974

47,5

30

0,819444444

2,055957656

1984

47,5

31

0,847222222

2,055957656

1997

48,7

32

0,875

2,181217129

1994

49,7

33

0,902777778

2,285600022

1981

53,2

34

0,930555556

2,650940149

1988

57,2

35

0,958333333

3,068471722

2001

62,5

36

0,986111111

3,621701057

Année

1

Fréquence empirique 0,013888889

Variable réduite u -1,576567034

Rang(r=i)

Tableau 15: tableau représentant les variables réduites calculées 82

Calcul des débits des crues et des apports 5. Estimer les paramètres a et b de la droite d’ajustement par la méthode graphique ou par la méthode des moments.

a

6  

b    a  0,5772

Et

Avec :

 : L’écart type (   12,28697336 )

 a  9,58015313

 : La moyenne (   33,3333333 )

 b  27,8036689

6. Représenter graphiquement les couples (u, x[r]) et (u, xq), avec x[r] la valeur observée de rang r et xq la valeur estimée correspondante.

70 60

y = 9.5801x + 27.804

Pj max en mm

50 40 30

Droite de Gumble

20

Linear (Droite de Gumble)

10 0 -2

-1

0

1

2

3

4

U vaiable de Gumbel

Figure 27: Ajustement des pluies maximales journalières de la station d'Immergen par la loi de Gumbel

Avec un ajustement par la méthode des moments, on a alors une estimation des paramètres a et b (a = 9,580 et b = 27,80) et on obtient une représentation graphique des couples (ui, xi) de la série des pluies journalières maximales annuelles. D’après le tableau, ci-dessous, on a pu reconnaître le Gradex et les pluies maximales journalières pour différentes périodes de retour.

83

Calcul des débits des crues et des apports

Période de retour T (ans) Probabilité de non dépassement de Qp (Pr) Variable réduite de Gumbel u pluie par période de retour (mm) P

10000 1

1000 0,999

9,210 6,907 116,039 93,976

100 0,990

50 0,980

20 0,950

10 0,900

5 0,800

4,600 71,874

3,902 65,185

2,970 56,259

2,250 49,362

1,500 42,173

Tableau 16: Pluies maximales journalières par période de retour On note :

1



Probabilité de non dépassement de Q p : Pr  1  T



Variable réduite de Gumbel :



Pluie pour période de retour : P  ( a  u )  b

u   ln(  ln(Pr))

 Estimation du débit de référence (T=10 ans) : La méthode du Gradex repose sur une certaine fréquence dite de référence (T) généralement comprise entre la fréquence décennale et vingtennale, selon la perméabilité des sols. Pour le cas du bassin versant d’Aoulouz, on va considérer comme fréquence de référence la fréquence décennale (T = 10 ans). Le débit de référence Qp(T 10 ans) est calculé alors par la formule de Crupedix :

 Pj (T  10ans)   Q(T  10ans)  1,5  S 0,8  max  80  

Avec S : Surface du bassin versant d’Immerguen

S  2766,69 Km 2

 Remarque : Les unités des pluies et des débits doivent être identiques, si l’on procède à l’application de cette méthode en utilisant la loi de Gumbel (en mm/24h).

84

Calcul des débits des crues et des apports

On obtient donc :

Q(T  10ans)  323,824m 3 / s  10,112mm / 24h

On sait que P  ( a  u )  b alors par équivalence Q(mm / 24h)  (a * u )  d Avec

d  Q(T  10ans)  (a * u (T  10ans))  11,447

Période de retour T (ans)

10000

1000

100

50

20

10

5

Q (mm/24h)

76,789

54,725

32,623

25,934

17,008

10,112

2,922

Q (m3/s)

2459,159

1752,577

1044,747

830,533

544,670

323,824

93,589

Tableau 17: Débits moyens maximaux journaliers pour la station d'Immergen

 Il convient encore de signaler que les résultats obtenus par extrapolation sont des débits maximaux moyens qui résultent de pluies maximales moyennes. Il s’agit donc de multiplier ces valeurs de débits par le coefficient de pointe moyen (coefficient de pointe=débit de pointe/débit moyen) pour obtenir le débit maximum instantané.

 Coefficient de pointe de la station d’Aoulouz : Aoulouz Date

05/09/2002 03/08/2004 04/08/2005 01/07/2006 17/07/2007 31/08/2008 26/06/2009 18/02/2010

Débits de pointe correspondant ( m3 / s ) 61,5 72,8 72,8 78,8 62,4 1,27 73 566

Débits moyens maximaux journaliers annuels ( m 3 / s ) 60,5 54 42,2 64,3 35,6 1,26 15,6 245

Coefficients de pointe 1,016528926 1,348148148 1,725118483 1,225505443 1,752808989 1,007936508 4,679487179 2,310204082 1,6633665

Tableau 18:Coefficient de pointe pour Aoulouz

85

Calcul des débits des crues et des apports

Période de retour T (ans) Qp (m 3 / s)

10000

1000

100

50

20

4090,482 2915,178 1737,797 1381,481 905,986

10

5

538,637

155,673

Tableau 19:Débits de pointe par temps de retour de la station d’Immerguen .

Les débits de pointe obtenue sont les débits correspondant à la station d’Immergen on va alors effectuer une transposition avec le bassin versant d’Aoulouz pour obtenir les débits de pointe de ce dernier. Pour cela on a utilisé la méthode régionale de Froncou Roudier :La méthode utilise une formule régionale : 

S  Q p  10 6 8 10

1

K  10 

Avec : S : la surface du bassin versant en Km 2 K : coefficient de Froncou Roudier obtenu par la formule :

  Q   Ln p6   10    K  10 * 1    S   Ln 8     10    Les valeurs de K obtenues ainsi que les débits de pointe après transposition sont regroupées dans le tableau ci-dessous : Période de retour T (ans)

10000

1000

Qmax (m3/s) (Immerguen) coefficient de transposition k Débits de Pointe (Aoulouz)

4090,482 2915,178 1737,797 1381,481 905,986

538,637 155,673

4,760

2,829

4,438

100

3,945

50

3,726

20

3,324

10

5

1,646

5236,951 3789,473 2312,103 1857,079 1241,193 755,372 230,834

Tableau 20: débits de pointe d'Aoulouz issus par la méthode de GRADEX 86

Calcul des débits des crues et des apports

2.4. Récapitulatif des débits calculés pour Aoulouz et Immerguen : Les calculs effectués par les différentes méthodes et formules empiriques pour le bassin versant de l’oued Souss à Aoulouz sont consignés dans le tableau suivant : Période de retour T (ans)

10000

1000

100

50

20

10

5

Gradex

5236.95

3789.47

2312.10

1857.08

1241.19

755.37

230.84

FULLER 2

4781.12

3870.43

2959.74

2685.59

2323.19

2049.05

1774.91

Maillet Gautier

5176.70

4332.52

3277.69

2885.60

2265.44

1647.94

546.99

6127.31

4765.68

3404.06

2994.17

2452.33

2042.44

1632 .55

3620

2740

1860

1590

1240

966

691

Hazan Lazarevick Ajustement statistique

Tableau 21: Récapitulatif des débits de pointe calculés par les différentes méthodes

La méthode du Gradex présente l’avantage d’être moins subjective, car issue de mesures de pluies réelles à un pluviomètre proche du bassin versant. Les méthodes empiriques de MALLET GAUTHIER, FULLER et HAZAN LAZAREVICK, donnent des débits surestimés sauf pour la période de retour millénale pour FULLER II et décamillénale pour Mallet Gautier qui présentent des débits proches de ceux obtenus par la méthode de Gradex. Finalement les débits de pointes de fréquences rares retenus sont donc ceux issues de la méthode de Gradex: Période de retour T (ans)

10000

1000

100

50

20

Qmax (m3/s) (Immerguen) Qmax (m3/s) (Aoulouz)

4090,482 2915,178 1737,797 1381,481 905,986

10

5

538,637 155,673

5236,951 3789,473 2312,103 1857,079 1241,193 755,372 230,834

Tableau 22: Les débits de pointe retenus pour différentes périodes de retour (Immergen & Aoulouz)

87

Calcul des débits des crues et des apports

3. Détermination de la forme de l’hydrogramme de crue : L’élaboration des hydro-grammes des crues repose, au-delà de l’évaluation du débit de pointe, sur le choix du temps de montée et le temps de base du bassin versant. Étant donnée que l’hydro-gramme des crues est donnée uniquement à titre indicatif, on retiendra pour le calcul des volumes des crues un hydro-gramme triangulaire avec la méthode de Meckus caractérisé par :

- Un débit de pointe Qmax - Un temps de monté pris égal au temps de concentration : Tm=Tc Ainsi, le temps de base est de 2 fois le temps de concentration :

Tb=2*Tc

Le volume de la crue est donné par la formule suivante :

V 

Q * Tb 2

Figure 28:Hydrogramme de crue triangulaire (Méthode de Meckus)

88

Calcul des débits des crues et des apports

- Pour le barrage d’Aoulouz :  Tm=18,699 h  Tb=37,40h - Pour la station d’Immerguen :  Tm=16.137 h  Tb=32.274h On obtient les résultats suivants :

Période de retour T (ans) Volume de la crue d'Aoulouz (Mm3) Volume de la crue d'Immerguen (Mm3)

10000

1000

100

50

20

10

5

352.538 255.098 155.645 125.014

83.554

50.850

15.539

237.629 169.352 100.954

52.632

31.291

9.044

80.255

Tableau 17: Le volume des crues pour différentes périodes de retour

6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 0

5

10

15

20

25

30

35

40

Temps en heures

Figure 29: Hydrogramme triangulaire de la crue décamillénale pour Aoulouz

89

Calcul des débits des crues et des apports

4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 0

5

10

15

20

25

30

35

Temps en heures

Figure 30: Hydrogramme triangulaire de la crue décamillénale pour Immerguen

III.

Détermination des apports

1. Bilans des barrages Le bilan hydraulique d’un barrage est constitué à partir de l’analyse des volumes qui entrent et sortent d’un barrage : précipitations, ruissèlement, évaporation, infiltration, usages, déversement… La détermination du bilan hydraulique des apports moyens mensuels du barrage Aoulouz ainsi que du barrage M. Soussi est basée sur l’application du bilan qui découle du principe de conservation des volumes d’eau exprimés en Mm3, soit :

VP  V  VS 

Vp : Volume des apports



V (Variation de réserve) : c’est le volume d'eau contenue dans la retenue entre deux jours successifs.



Vs : volume des sorties

Les sorties d’un barrage sont constitués par les fuites, l’évaporation et les restitutions .

VS  Vr  V f  Vev 90

Calcul des débits des crues et des apports



Vf (Volume des fuites) : sont calculées par les jaugeages (ces jaugeages sont effectué à l'aide du moulinet ou micro moulinet, quand le barrage ne déverse pas. le moulinet est un appareil de mesure de la vitesse du mouvement d'un fluide, il est composé d'une hélice qui détecte la vitesse du courant et transmet les indications à un compteur).



Vev : évaporation



Vr : Volume de restitutions

Ainsi le volume des restitutions est donné par la formule suivante :

Vr  VVi  Vd  VIr 

VVi : Volume vidangé par la vidange de fond

La vidange de fond est un organe d'évacuation situé au pied du barrage pour vider la retenue. 

Vd : Volume déversé par l’évacuateur de crue



VIr : Volume d’irrigation

Pour chacun des barrages, toutes les variables Vev, Vf, VVi, VIr, Vd ainsi que V ont été mesurées quotidiennement pour la période comprise entre le 1 Janvier 2005 et le 31 Décembre 2014, et en faisant la somme pour chaque mois, des bilans journaliers, on obtient l’apport mensuel. Les apports mensuels moyens finals sont obtenus par le calcul de la moyenne des mois, de chaque mois sur plusieurs années. Les résultats obtenus pour le barrage Aoulouz font l’objet de l’annexe 3 et ceux de M. Soussi de l’annexe 5. Les principales caractéristiques de ces séries des apports sont illustrées dans les figures suivantes :

91

Calcul des débits des crues et des apports

Mm3 60.000 47.965

50.000

39.974

38.512 33.394

40.000 30.000 18.226

20.000

15.223 11.158

11.019

10.923 10.000

4.308 4.488

6.811

0.000

Figure 31: Les apports mensuels moyens d’Aoulouz L’apport annuel moyen calculé sur la période 2005-2014 s’élève à : 242 Mm3/an.

Mm3 40.000 35.000

32.280 32.898

30.000

25.594

25.000

21.699

20.000 15.000 10.000 5.000

15.157 10.840

10.558 6.087

7.089 3.831 1.431 2.740

0.000

Figure 32: Les apports mensuels moyens de M. Soussi L’apport annuel moyen calculé pour le barrage M. Soussi sur la période 2005-2014 s’élève à : 170.204 Mm3. Les graphiques ci-dessus montrent que la saison qui s’étend d’octobre à mai où l’essentiel des précipitations ont lieu montre un grand volume des apports par rapport à la saison sèche de l’année qui s’étend de juin à septembre où le volume des apports représente moins de 12 Mm 3 .

92

Calcul des débits des crues et des apports

Ainsi en calculant l’apport annuel sur la période 2005-2014 pour les deux barrages ,nous obtenons les résultats suivants : Mm3 1000 880.662

900 800 700 600 500

413.962

400

296.043

300

223.528

200 100

63.249

97.338 36.831

118.368 138.490

74.339

0 2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

2012

2013

2014

Figure 33:Les apports annuels du barrage Aoulouz Dans ce cas ,l’apport annuel moyen obtenu s’élève à : 234 Mm3 Mm3 600

538.465

500 400

346.957

300 175.588

200 100

165.208 103.256 110.284

73.917

70.721 70.085 28.57

0 2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

2012

2013

2014

Figure 34:Les apports annuels du barrage Moukhtar Soussi

L’apport annuel moyen pour le barrage M. Soussi peut être estimé à : 168 Mm3 93

Calcul des débits des crues et des apports

Pour les deux barrages, le volume des apports annuels moyens obtenus par le calcul direct à partir des bilans annuels sont inférieurs à ceux obtenus par le calcul des apports mensuels. Cela est essentiellement dû au manque de données de quelques mois ( Février 2005, Mai 2009 et Avril 2012 pour le barrage Aoulouz et Mai 2009 et Septembre 2010 pour M. Soussi ) et à la saison de l’année à laquelle appartiennent.

2. Estimation par la formule empirique Parmi les méthodes utilisées également pour l’estimation du volume des apports, on trouve la formule empirique :

Vapp  Cr * S * H *1000 Tels que : Vapp : Volume d’apports en Mm3 Cr : Coefficient du ruissèlement S : surface du bassin versant en Km² H : La pluviométrie moyenne annuelle en mm.

Station

Aoulouz

Immerguen

Moukhtar Soussi

Volume des apports (Mm3)

252.184

83.45

138.21

94

Calcul des débits des crues et des apports

Conclusion Dans un premier temps nous avons commencé par le calcul de la pluviométrie moyenne de chacun des bassins versants de la zone d’étude, en se basant sur la méthode des polygones de Thiessen effectuée par un logiciel SIG ,et nous avons obtenus les résultats suivants :  Aoulouz : 247 mm  Immerguen :232 mm  Moukhtar Soussi :271 mm

Après le calcul des débits des crues par les formules empiriques, la méthode de l’ajustement statistique et du Gradex et en se basant sur les études antérieures, nous avons opté pour la méthode du Gradex qui donne dans la plupart des cas des résultats moins subjectives. Les débits de pointes des crues de fréquences rares, calculés à l’endroit du projet sont comme suit :  Débit décennal : 755,372 M3/s  Débit vingtennale : 1241,193 M3/s  Débit cinquentennal : 1857,079 M3/s  Débit centennale : 2312,103 M3/s  Débit millénale : 3789,473 M3/s Une fois le calcul des débits des crues est terminé, nous avons passé à l’évaluation des apports du cours d’eau qui assureront le remplissage de la retenue, en se basant sur le traitement des bilans hydrauliques des barrages barrages et moyennant une estimation par la formule empirique. Les résultats obtenus par cette dernière, bien qu’ils s’éloignent de ceux des études disponibles, ils se rapprochent de ceux obtenus par analyse des bilans des barrages qui reflètent la réalité du terrain.

95

Conclusion générale

Conclusion générale Après la vérification des résultats obtenus pour chaque axe, et leur comparaison avec les études antérieurs, nous affirmons que nous avons achevé notre tâche demandée : Évaluation et actualisation des caractéristiques hydrologiques et des apports au niveau des différents sites. En effet, durant notre présence à l’agence, pendant deux mois, nous avons consacré tout au début, une période à la phase de documentation afin de découvrir le monde des barrages, notamment, leurs types, les critères utilisés pour leurs choix lors de la construction, et les différentes études effectuées avant le début des travaux. Ce qui nous a permis d’avoir les notions indispensables à la compréhension de la sensibilité d’une étude hydrologique de barrage. A cet égard, nous avons organisé une visite avec les responsables de l’agence au barrage d’Aoulouz, où on a pu voir les différents ouvrages annexes, découvrir les galeries et leurs différents rôles dans le fonctionnement du barrage. Nous avons également arrivé à approfondir nos connaissances sur plusieurs options du Système d’Information Géographique (SIG). Aujourd’hui, on se trouve capables de gérer et de manipuler ce logiciel utilisé actuellement dans plusieurs domaines. Grâce à cette formation, le SIG nous a aidé à rendre la détermination des différents paramètres des bassins versants de la zone d’étude plus fructueuse en matière de l’étude hydrologique. Certes, nous avons rencontré plusieurs problèmes au début de la deuxième partie de notre étude, notamment dans le calcul des débits des crues, mais grâce à une autre phase de documentation et l’assistance de notre encadrant, nous avons pu franchir ces difficultés et faire connaissance de la majorité des méthodes utilisées dans une étude hydrologique dans le cas des barrages, ainsi que les conditions de leurs utilisations. Dans cette période, on a pu apprendre à travailler avec le logiciel « Hyfran-plus » qui sert dans la méthode de l’ajustement statistique des débits des crues, et à faire connaissance et appliquer la méthode de Gradex, l’une des méthodes les plus utilisées et reconnue par des résultats logiques et moins subjectives. Pareillement, on a profité de cette occasion, pour apprendre un petit peu la manière de vérifier les séries des données qu’on utilise avant de se lancer à corps perdu dans des analyses statistiques plus ou moins complexes, de critiquer les résultats obtenus et à les comparer avec les études antérieures, ce qui nous a obligé pas mal de fois à refaire les calculs pour pouvoir détecter la source des résultats erronés. C’est une phase qui nous a pris beaucoup de temps pour arriver à la fin à obtenir les résultats actuels.

Ce stage a été une expérience très enrichissante. Il nous a permis non seulement de mettre en pratique nos connaissances théoriques et méthodologiques acquises lors de notre formation à l’ENSMR, et de découvrir de nouvelles connaissances dans le domaine de l’hydrologie des barrages mais aussi de nous confronter aux différents problèmes rencontrés par les décideurs publics face aux changements climatiques et les besoins en eaux croissant. .

Références bibliographiques

Références bibliographiques 

Gérard Degoutte (1997) - Petits barrages- Recommandation pour la conception, la réalisation et le suivi .



Mohamed Mehdi Saidi (2013) - Apports des logiciels de SIG dans la morphométrie des bassins versants-l’exemple d’ARCGIS .



Ahmed Chraïbi (2015) - Développement du BCR au Maroc . Fiche synoptique du barrage Aoulouz (ABHSMD )



Marc Barbet (2001) - Synthèse des méthodes simples de régionalisation .



P. Dubreuil (1974) - Initiation à l’analyse hydrologique.



l’Agence du Bassin Hydraulique de Souss Massa Draa – séries des pluies et des débits pour les stations utilisées.



bureau d’étude :Ougoug Étude – Séries des débits instantanés maximums annuels du barrage Aoulouz.



Conseil, Ingénierie et Développement (CID) 2011 - Étude Hydrologique du Barrage Bab Ouender dans la province de Taounate .

Web-graphie 

http://gdem.ersdac.jspacesystems.or.jp/



http://www.esrifrance.fr/sig2006/bentekhici.html



http://echo2.epfl.ch/e-drologie/chapitres/chapitre2/chapitre2.html



http://fr.slideshare.net/istp1/mmoire-de-fin-dtudes-definitive

 http://www.lavieeco.com/news/economie/

97

ANNEXES

Annexes

ANNEXE 1 Échantillon des Pluies moyennes annuelles aux postes pluviométriques utilisés

99

Annexes

Année

Awlouz 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005

Moyenne

180.9 148.7 278.4 232.5 624.4 297.6 398.9 185.9 150 182 234.7 224.6 320.7 167.7 232.9

257.327

Taliwine

294.4 240.1 213.6 147

Ibergnaten Iguidi

245.2 196.9 289.4 169.1 264

266.5 139.1 329.1 195 671.8 300.9 441.5 225 159.3 240.1 431.6 297.7 306.8 239.1 239.8

228.856

298.887

84.9 114.8 241.3 79.2 286.2 207.9 346.6 258.6 264

Immerguen 556.3 223.7 99.2 271.6 141.3 237.9 217.4 226.6 278.3 354 128.8 271.4 73.9 194.3 377 222.7 172.5 461 354 313.9 316.3 288.1 110.4 197.7 261.4 554.9 317.7 373.2 145.9 183.9 140.8 281.6 173.5 266 195.4 300.1

271.515

257.853

443 445.7 330.1 427.4

100

Annexes

ANNEXE 2 : Échantillon des débits instantanés maximaux annuels à la station d’Aoulouz

101

Annexes

Année 1955

Débit instantané maximal Annuel 1216

1956 1957

240 285

1958 1959

115 323

1960 1961 1962 1963

27 308 404 185

1964 1965

615 553

1966 1967

482 1068

1968 1969

412 1264

1970 1971

251 84

1972 1973 1974 1975 1978

113 134 94 41 1365

1979 1980

495 80

1981 1982

462 12

1983 1984

730 378

1985 1986

88 123

1987 1988

1650 516

1989 1990

335 269

102

Annexes

ANNEXE 3 Série des apports mensuels au droit du site du barrage Aoulouz

103

Annexes

Année

Janvier

2005

0.218

Février

Mars

Avril

Mai

Juin

Juillet

Aout

Septem bre

Octobr e

Novem bre

Décem bre

18.128

0.102

16.298

0.000

0.294

16.001

0.011

10.144

1.722

0.331

Apport annuel (Mm 3)

63.249

2006

6.758

14.534

32.523

6.870

0.446

0.236

1.388

16.447

0.000

18.109

0.027

0.000 97.338

2007

0.072

0.012

0.000

8.826

1.765

0.000

15.883

3.352

0.089

2.448

4.336

0.048 36.831

2008

0.807

0.279

0.012

4.526

19.213

0.038

0.015

0.000

14.920

5.174

7.615

21.740 74.339

2009

0.015

27.954

29.931

1.328

13.241

0.074

0.094

8.545

20.989

1.909

119.448 223.528

2010

48.188

360.552

120.035

10.624

2.296

1.789

4.694

24.855

24.855

22.483

126.866

133.425 880.662

2011

40.846

26.760

101.559

49.115

121.438

25.519

20.721

2.223

5.987

12.720

4.237

2.837 413.962

2012

10.558

1.056

0.035

0.030

0.325

0.727

0.431

7.798

57.616

34.732

5.060 118.368

2013

1.547

0.392

97.307

17.296

1.812

0.405

0.348

0.009

18.826

0.183

0.179

0.186 138.490

2014

0.222

0.148

0.208

0.482

0.739

1.525

0.738

4.702

30.548

2.367

203.501

50.863 296.043

Moyen ne

10.923

47.965

39.974

11.019

18.226

4.308

4.488

6.811

11.158

15.223

38.512

33.394

104

Annexes

ANNEXE 4 Echantillon des Pluies Journalières maximales annuelles à la station Immerguen.

105

Annexes

Année

Pluies journalières maximales annuelles

1970 1971

28,9 34

1972 1973

23,7 27

1974 1975

47,5 38,2

1976 1977

18,7 22,7

1978 1979

42,8 36,6

1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987

24,7 53,2 13,6 35,9 47,5 23 24,2 36,1

1988 1989

57,2 32,8

1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999

42,6 33,4 18,9 19,5 49,7 35,6 32,6 48,7 12,7 21,4

2000 2002 2003 2004 2005

18,8 32,6 31,1 34,7 36,9

106

Annexes

ANNEXE 5 Série des apports mensuels au droit du barrage de Moukhtar Soussi

107

Annexes

Année

Janvier

février

Mars

Avril

Mai

Juin

Juillet

Août

Septem bre

Octobr e

Novem bre

Décem bre

2005

3.078

7.029

33.060

3.284

7.112

0.860

0.079

1.718

0.265

4.116

3.763

6.357

2006

10.822

15.619

4.384

14.970

4.885

1.741

0.508

0.242

0.348

7.036

4.108

5.422

2007

3.773

9.139

1.854

1.336

1.182

0.467

0.126

2.587

0.280

1.652

4.032

2.142

2008

3.328

20.409

4.971

2.413

0.987

0.394

0.133

0.076

7.704

4.330

23.536

5.636

2009

6.647

31.960

35.468

5.006

21.846

3.888

0.244

1.902

3.253

0.449

64.925

2010

35.297

211.259

85.164

18.814

11.718

5.171

1.918

16.143

4.187

73.486

75.308

2011

34.362

21.987

88.211

35.292

101.099

26.699

6.959

5.176

3.149

5.711

9.468

8.844

2012

4.449

2.653

3.818

4.340

1.244

0.251

0.024

0.619

7.177

36.584

31.677

10.420

2013

4.658

1.998

71.520

17.898

8.123

3.418

0.638

0.249

0.733

0.084

0.469

0.496

2014

1.982

0.743

0.532

2.227

0.065

0.027

0.039

0.350

12.922

3.933

104.950

37.438

Moyenn e

10.840

32.280

32.898

10.558

15.157

6.087

1.431

2.740

3.831

7.089

25.594

21.699

Apport annuel

70.721

70.085

28.57

73.917

175.588

538.465

346.957

103.256

110.284

165.208

108

Annexes

ANNEXE 6 FICHE SYNOPTIQUE DU BARRAGE AOULOUZ

109

Annexes

 DATE DE MISE EN EAU

: Septembre 1991

 SITUATION  

Ville la plus proche : Aoulouz Coordonnées Lambert Sud Maroc : X= 238.05 – Y=413.55, Carte topo 1/50 000 Aoulouz

 CLIMATOLOGIE     

Pluie moyenne annuelle au barrage : 343 mm Température absolue maximale journalière : 48.1 °C Température absolue minimale journalière : 0.1 °C Température moyenne annuelle : 19.7 °C Evaporation annuelle (bac Classe A) : 1917 mm

 COURS D'EAU     

Oued Bassin versant principal Superficie Pluviométrie moyenne du bassin Apport en eau moyen annuel

: Souss : Souss : 4447 Km² : 281 mm : 213 Mm3 ( 1949-50 à 1996-97)

 BARRAGE     

Type Cote du couronnement Hauteur maximum sur fondation Longueur au couronnement Volume du corps du barrage

: Barrage poids en béton compacté au rouleau : 769.00 m NGM : 79.00 m : 476.00 m : 900 000 m3

 RETENUE      

Cote à retenue normale Volume à RN Surface plan d'eau à RN Cote des PHE Volume PHE Surface plan d'eau PHE

: 761.50 m NGM : 108.245 Mm3 (barème initial juin 85) : 5.327 Km² : 767.84 m NGM : 145.442 Mm3 : 6.454 Km²

 ENVASEMENT   

Envasement moyen annuel Dégradation bassin versant Tranche morte

: 1.202 m3 : 270 m3/Km²/an : 0.069 Mm3 ( 712 m NGM

110

Annexes

 ORGANES

DE LACHER D'EAU

 EVACUATEUR DE CRUES     

Type d'évacuateur deversantes Longueur seuil déversant Cote de déversement Debit maximum Fréquence

: Évacuateur central de surface à seuil libre à neuf passes : 6 * 19 + 3 * 19.2 m = 171.60 m : 761.50 m NGM : 5772 Mm3/s : 1/10 000 ans

 VIDANGE DE FOND   

Type : Deux pertuis 6.00*4.00 m munis chacun d'une vanne de réglage à segment : 4.80*4.00 m Cote du seuil de la prise : 712.00 m NGM Débit maximum à RN : 522 m3/s par vanne, soit 1044m3/s au total, Chacune des deux vannes est munie d'un By-pass débitant 12 m3/s à RN

 PRISE USINIERE 

Non encore fonctionnelle

 USAGE DE L'EAU    

Volume régularisé théorique Pour irriguer 2200 ha Pour recharger la nappe du souss Production d'énergie électrique prévue.

: 139 Mm3 : 18 Mm3 : 121 Mm3

 BILAN DE LA RETENUE ( 1991-92 à 2002-2003 )     

Apport moyen observé Volume de recharge de la nappe Volume moyen fourni à l'irrigation Volume moyen des fuites Volume moyen évaporé

 COUT DE L’OUVRAGE  ENTREPRISES  

: 127 Mm3 : 105 Mm3 : 2 Mm3 : 13 Mm3 : 3 Mm3

: 898 192 484 Dhs :

MATRAP : Géni Civil SOREFAM + AIC : Hydromécanique

111

Annexes

ANNEXE 7 LEGENDE DE LA CARTE GEOLOGIQUE DU BASSIN VERSANT DU SOUSS A AOULOUZ

112

Annexes

113