Fonctionnement hydrologique du bassin versant de l’oued Nil(Wilaya de Jijel, Nord-Est algérien)

Mahdid Souhil 1, 2 *, Chabour Nabil 3, Debieche Taha-Hocine 2

1 Equipe de recherche Eau et Environnement, Laboratoire de Génie Géologique, Faculté Sciences de la Nature et de la Vie, Université de Jijel, Campus central, cité Ouled Aissa, B.P. 98, 18000 Jijel, Algérie

2 Université Mentouri de Constantine, route Ain El Bey, 25000 Constantine, Algérie3 Laboratoire de Géologie et Environnement, Université Mentouri de Constantine, route Ain El

Bey, 25000 Constantine, Algérie

* Correspondant auteur : Souhil_Mahdid@hotmail.fr

RésuméLe régime hydrologique d’un bassin versant dépend de ses

caractéristiques morphométriques, géologiques, de l’occupation du sol (végétation, route, ville…) et des précipitations. Il est aussi en relation avec les apports d’eau liés aux échanges oued-nappe, sources et rejets anthropiques.

Le bassin versant d’oued Nil fait partie des bassins côtiers du nord-est algérien. Il est le seul bassin versant, dans la wilaya de Jijel, non influencé par les installations hydrauliques (barrage). Il est caractérisé par une superficie de 300 km2 et une pluviométrie élevée de l’ordre de 1000 mm/an.

Pour caractériser son régime hydrologique, nous avons déterminé ses caractéristiques géologiques et morphométriques et réalisé un jaugeage du débit de l’oued Nil par flotteur. Les résultats obtenus nous ont permis de déterminer : l’aspect général de l’écoulement de surface dans le bassin versant de l’oued Nil, les relations oued-nappes, l’apport de chaque affluent dans l’alimentation de l’oued Nil et l’efficacité du jaugeage par flotteur dans l’estimation du débit pendant la période de basse eau.

Mots clés : Bassin versant, régime hydrologique, jaugeage, relation oued-nappe, oued Nil, Algérie

1. IntroductionLe fonctionnement hydrologique d’un bassin versant dépend des

caractéristiques morphologiques du bassin versant de l'oued el Nil, des précipitations et des relations oued-nappe et des installations anthropiques (barrage, route, ville…). Plusieurs études ont été réalisées dans le monde sur ce thème (Riad, 2003 ; Baahmed, 2005 ; Bentekhici, 2006…).Pour caractériser les lames d’eau ruisselées, on utilise souvent des méthodes empiriques (Tixeront-Berkaloff, 1951), le bilan hydrologique (Thornthwaite,1948) et

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le jaugeage à l’aval des oueds. La dernière méthode est très efficace est donne une mesure réelle du volume d’eau. Plusieurs techniques et méthodes sont utilisées pour mesure le débit des cours d’eau tel que les méthodes volumétrique (déversoir), chimiques (injection continue, injection instantanée) (Schudel, 2002), utrasons et électromagnétiques et le jaugeage par moulinet et par flotteur (Le Coz, 2014).

Le bassin versant d’oued Nil est le seul dans la wilaya de Jijel qui n’est pas influencé par les installations hydrauliques (Barrage) et a gardé son état naturel. Dans cette étude, on essayera de caractériser son comportement hydrologique et d’estimer son débit et le débit de ses affluents.

2. Présentation du siteLe bassin versant (BV) de l’oued el Nil se situe au Nord-Est Algérien à une

distance de 360 Km de la capitale Alger. Il est côtier de type exoréique et fait partie des bassins des Côtiers Constantinois et plus précisément du Côtier Constantinois Ouest (figure 1). Il est composé de trois affluents principaux : oued Saayoud, oued Boukraa et oued Tassift.

300 KmEchelle

Algérie

Tuni

sie

Maro

c

2° 0° 2° 4° 6° 8°

34°

36° 1207

1410

06

05

17

13

08

1116

0401

09 15

02 0303 : Cotiers constantinois

Mer méditerranéeO

ued

Bouk

raa

Figure 1 : Situation et altitudes du bassin versant de l’oued Nil

De point de vue climatologique, la zone d’étude est de type méditerranéen. Selon les données météorologiques de la station d’Achouat (1988 à 2014), la moyenne annuelle des précipitations est de 1007.41 mm, la

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température mensuelle maximale observée au mois d’août est de 28.15°C) et la plus basse au mois de janvier de l’ordre de13.48°C.

De point de vu hydrogéologique, le BV d’oued Nil est composé de deux unités géologiques principales :

- la première est celle des roches métamorphiques (schiste, micaschiste, gneiss et calcaire cristallin) qui apparaît dans les monts qui entourent la plaine. Elle présente souvent des fissures. Le ruissellement est important dans les roches non fissurée ou légèrement fissurée ;

- et la deuxième est celle des roches sédimentaire, elle apparaît essentiellement dans la plaine : les lits des oueds : sont formés des dépôts alluvionnaires (sable,

gravier, galet et conglomérats) perméables. Ils sont le siège d’une nappe alluviale. L’eau de pluie s’infiltre, lors des averses où l’intensité des pluies dépasse la perméabilité du sol, l’eau parts aussi sous forme de ruissellement.

le cordon dunaire situé dans la partie nord qui voisine la mer, il est formé essentiellement par des dunes anciennes (sable limoneux consolidé) et les dunes récentes (sable grossier). Les deux dunes sont perméables et l’eau de pluie, généralement, s’infiltre vers la nappe.

les formations du grès et d’argile qui affleurent dans la partie nord de la plaine. Les grès sont, relativement, perméables et peuvent contenir de l’eau,

les dépôts marneux du Miocène terminal qui séparent oued Saayoud de l’oued Nil, sont imperméables, qui implique que l’eau de pluie part sous forme de ruissellement,

les dépôts détritiques sont composés de cailloux, galets et argiles d’origine continentale. Ils séparent oued Nil, oued Boukraa et oued Tassift. Ils s’agit de formations localement perméables.

et les dépôts marneux gris qui se trouvent dans la partie ouest. Ils sont imperméables et permettent à l’eau de pluie de partir sous forme de ruissellement.

3

Figure 2 : Esquisse géologique de la région d’oued Nil (extrait de la carte géologique d’El-Milia N°29, Ehrmann F. 1926)

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3. Matériels et méthodesLe jaugeage du débit de l’oued Nil a été fait par flotteur (un morceau de bois carré de 10 cm

de longueur et de 2 cm de hauteur). La station de jaugeage de l’oued est divisée en plusieurs sections, puis on mesure la vitesse de l’eau dans chaque section à l’aide du flotteur. Le débit à la station est calculé par la somme des débits de différentes sections selon la formule suivante :

Q=∑1

n

V n×Sn

Où : Q : débit à la station de mesure,Vn : vitesse de l’eau à la section n,Sn : Surface de l’eau à la section d’eau n.

Sn

Vn

Eau

Section n

Figure 3 : Schéma de mesure du débit par flotteur

Cette méthode de mesure de la vitesse de l’eau à la surface de l’oued donne de bons résultats lorsque la vitesse de l’eau est la même à la surface qu’en profondeur. Ce cas est valable et fiable lorsque le régime d’écoulement de l’eau est laminaire et le frottement de l’eau avec les parois est négligeable. Pour obtenir ces conditions, nous avons choisi la période des basses eaux (mars 2013), où l’écoulement de l’eau est presque laminaire.

Les mesures du débit ont été effectués sur quatre stations (figure 4) : une sur oued Saayoud (OS1), une sur l’oued Boukraa (OB1), et deux sur l’oued Nil (une à l’amont (ON1) et l’autre (ON2) à l’aval, après la confluence de l’oued avec ses affluents. L’oued Tassift a été négligé dans cette étude, vu son faible débit et l’importance des apports anthropique par rapport à son débit naturel surtout pendant la période des basses eaux.

5

Figure 4 : Situations des points de jaugeage de l’oued Nil et ses affluents

4. Résultats et discussion

4.1. Caractéristiques morphométriques du BVLes caractéristiques morphologiques jouent un rôle important dans l’identification de

l’importance du ruissellement. La représentation graphique de la courbe hypsométrique et le calcul des caractéristiques morphologiques du bassin versant sont présentés dans la figure 5 :

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Altit

ude

(m)

Pourcentage de la superficie (%)

Caractéristiques morphométriquesdu bassin versant

Valeurcorrespondante

Superficie (Km2) 320

Périmètre (Km) 88

Indice de capacité (C) 1.37

Longueur du rectangle équivalent (Km) 34.48

Largeur du rectangle équivalent (Km) 9.27

Elevation maximum (m) 1516

Elevation moyenne (m) 450.35

Pente maximum (°) 45.7

Pente moyenne (°) 15.76

Dénivelé spécifique 554.8

Figure 5 : Courbe hypsométrique et caractéristique morphologique du BV de l’oued Nil

La courbe hypsométrique montre que les altitudes inférieures à 100 m présentent environ 20% du bassin versant, il s’agit, généralement des plaines à faible pente. Le reste de la superficie sont des collines et des montagnes souvent de moyenne à forte pente, indiquant un écoulement rapide dans 80% de la surface du bassin versant.

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Le calcul de la dénivelé spécifique par la formule suivante : DS = Du √ l /L (où : Du: dénivelé utile en (m) ; l : largeur du rectangle équivalent ; L : longueur du rectangle équivalent), nous a donné une valeur de 554,8. Selon la classification d'ORSTOM, le relief du bassin est très fort, indiquant un écoulement de surface rapide.

Le calcul de l'indice de capacité (C) du bassin versant, nous a donné une valeur de 1.37, indiquant un bassin versant de forme allongée, ce qui peut réduire la vitesse d’écoulement des eaux de surface.

Selon ses caractéristiques morphologiques on peut dire que notre bassin versant présente deux écoulement : l’un dans les monts et les collines où l’écoulement des eaux de surface est moyen à rapide et l’autre dans les plaines où la pente et l’écoulement sont faibles.

4.2. Relation oued-nappeL’établissement de la carte piézométrique de la nappe alluviale, durant la période des basses

eaux (mars 2013) est présenté dans la figure 6.

5.91 5.92 5.93 5.94 5.95 5.96

36.74

36.75

36.76

36.77

36.78

36.79

36.8

36.81

36.82

36.83

Figure 6 : Cartes piézométriques de la nappe d'Oued Nil (mars 2013)

Cette carte montre que les courbes d’isovaleur coupent les oueds d’une manière perpendiculaire, indiquant qu’il n’y a pas d’échange hydrodynamique entre l’oued et la nappe. Cela indique que l’eau de l’oued est liée aux précipitations à l’amont de l’oued.

4.3. Estimation du débit à partir du bilan hydriqueLe calcul du bilan hydrique par la méthode de Thornthwaite est présenté dans le

tableau ci-dessous :

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Tableau 1 : Bilan de Thornthwaite pour l’année hydrologique 2012/2013 (station d'Achouat)

Mois sept-12 oct-12 nov-12 déc-12 janv-13 févr-13 mars-13 avr-13 mai-13 juin-13 juil-13 août-13 ∑ ou Moy

P (mm/mois) 105.6 162.8 82.6 81.4 210.3 211.6 81.2 41.9 144.6 0.6 1.6 42.9 1167.1

T (°C) 23.6 21.1 17.1 13 11.9 10.5 15.2 16.4 18.1 20.9 25.2 25.4 18.8

i 10.48 8.85 6.43 4.25 3.72 3.07 5.38 6.04 7.01 8.72 11.57 11.71 87.24

a

K 1.03 0.97 0.86 0.84 0.87 0.85 1.03 1.1 1.21 1.22 1.24 1.16

ETPc (mm) 108.72 82.81 49.29 28.63 25.08 19.32 47.22 58.24 77.23 102.28 148.23 140.76 887.80

P-ETP -3.12 79.99 33.31 52.77 185.22 192.28 33.98 -16.34 67.37 -101.68 -146.63 -97.86

ETR (mm) 105.60 82.81 49.29 28.63 25.08 19.32 47.22 58.24 77.23 102.28 1.60 42.90 640.20

RFU (100 mm) 0 79.99 100 100 100 100 100 83.66 100 0.00 0 0

Da (mm/mois) 3.12 0 0 0 0 0 0 0 0 1.68 146.63 97.86 249.28

Ecoulement (mm/mois) 0 0 13.30 52.77 185.08 192.32 33.98 0 151.03 0 0 0 628.48

1.90

Légende :P: Précipitation, T: température, i: indice thermique mensuel, a: indice lié à la température, K: cofficient correctif, ETPc: Evapotranspiration courigée, ETR: Evapotranspiration réelle, RFU: réserve facilement utilisable, E : Excédent d'eau, DA : Déficit agricole

Ce tableau montre que l’écoulement (infiltration et ruissellement) pour le mois de mars 2013 est de 33.98 mm. Selon Berkane 2011, l’infiltration dans la plaine d’oued Nil, présente un pourcentage de 23.87 de la pluie. Cela implique une infiltration au mois de mars 2013 de 19.38 mm et un ruissellement de 14.6 mm. L’estimation du débit de chaque affluant à partir du bilan hydrologique est présentée dans le tableau suivant :

Tableau 2 : Estimation du débit des oueds à partir du bilan hydrique

BVOued Nil

Sous BVOued Nil

Sous BVSaayoud

Sous BVBoukraa

Sous BVTassift

Superficie (Km2) 303 176.5 50 61 15.5

Ruissellement(mm/mois)

Volume (m3) 4 423 800 2 576 900 730 000 890 600 226 300

Débit (m3/s) 1.71 0.99 0.28 0.34 0.09

Pourcentage des sous bassins versant

100 58.25 16.50 20.13 5.12

14.6

Ce tableau montre que les apports de l’oued Nil, à l’embouchure, proviennent principalement du sous bassin versant de l’oued Nil pour 58%, du sous bassin versant de l’oued Boukraa pour 20% et du sous bassin versant de Saayoud pour 16.5%. On note que le débit estimé représente une moyenne sur le mois de mars 2013.

4.4. JaugeageLe calcul du débit de l’oued Nil (ON1 et ON2) et ses deux affluents : oued Saayoud

(OS1) et oued Boukraa (OB1) est présenté dans le tableau 3.

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Tableau 3 : Débit mesuré par jaugeage dans les stations de mesure

Station Débit (m3/s)Pourcentage par rapport à la

station ON2 (aval de l'oued Nil)

OS1 0.97 29.04%

OB1 0.11 3.29%

ON1 2.44 73.05%

ON2 3.34 100.00%

Ce tableau montre un débit supérieur à celui estimé par le bilan hydrique, cela est dû au fait que le jaugeage est instantané et aussi à la présence des pluies avant le jaugeage ce qui a donné un débit supérieur à la moyenne. Le sous bassin versant de l’oued Nil, représente toujours le débit le plus important avec un pourcentage de 73%.

La comparaison entre le débit de l’amont (oued Nil et ses affluents) et le débit à l’aval (oued Nil) est présentée dans le tableau 4.

Tableau 4 : Comparaison entre le débit de l’amont (oued Nil et ses affluents) et de l’aval (oued Nil)

Station Débit (m3/s) Erreur % Erreur

Amont OS1 + OB1 + ON1 3.52

Aval ON2 3.340.18 5.39

Les résultats obtenus montrent que la somme des différents débits des affluents (OB1, ON1, OS1) donne une valeur de 3.52 m3/s et le débit de l'exutoire (ON2) donne une valeur de 0.18 m3/s. Cela implique une erreur de 5.39 %. Elle est acceptable et nous indique que le débit mesuré par le jaugeage à flotteur est représentatif du débit réel de l’oued.

ConclusionCette étude montre l’importance des caractéristiques hydrogéologiques et morphométriques

et donne la détermination de la nature d’écoulement dans le bassin versant ainsi que les échanges hydrodynamiques entre l’oued et la nappe.

Cette étude, nous a permis de montrer aussi que le jaugeage par flotteur pendant le période des basses eaux où le régime d’eau est presque laminaire est représentatif du débit réel. Par contre l’estimation du débit à partir du bilan hydrique donne une valeur moyenne du débit sur un mois, elle n’est pas représentative sur un pas journalier, mais elle donne une proportionnalité correcte entre les débits des sous bassins versants.

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RemerciementNous remercions la Station météo d’achouat (Office National de la Météorologie (ONM) de

Jijel), l’Agence Nationale des Ressources Hydriques (ANRH, antenne de Jijel) et la direction d’hydraulique de la Wilaya de Jijel de nous avoir aidés à réaliser ce travail.

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