Nous remercions l'Agence Nationale des Ressources Hydrauliques (ANRH) qui a mis à notre disposition les données hydrométriques nécessaires à la réalisation de cette étude.

Ce travail a été réalisé dans le cadre du projet Jeunes Équipes de l’Institut de Recherche pour le Développement (IRD) Associé à l'École Nationale Supérieure d’Hydraulique de Blida (ENSH).

Introduction

1La relation entre la concentration des sédiments en suspension (C) et le débit liquide (Q) d’un cours d’eau est une relation qui permet non seulement de déterminer le transport solide dans l’oued mais également d’étudier l’évolution des concentrations en suspension et des débits liquides pour un événement hydrologique telles que les crues.

2Peu de travaux ont été entrepris et publiés. Wood (1977) et Olive et Rieger (1985) ont montré des modèles qui reflètent ces relations et ont introduit la notion d’hystérésis dans le bassin de la rivière Rother (Angleterre) et cinq sous bassins de la rivière Wallagaraugh (Pays de Galles). Des crues ont été également étudiées dans trois stations de jaugeage sur la rivière Pejibaye (Costa Rica) par Jansson (2002). L’auteur a apporté une considérable contribution à l’explication du phénomène d’hystérésis.

3Les régions semi-arides méditerranéennes sont caractérisées par une variabilité interannuelle des apports solides beaucoup plus irrégulière que celle des apports liquides. En Algérie, nous disposons des travaux de Benkhaled et Remini (2003a), Bouanani et al. (2004), Achite et al. (2005 et 2007), Touaibia et al. (2001), Ghenim et al. (2007), Bouchelkia et al. (2011) ou encore El Mahi et al. (2012), qui ont montré la variabilité temporelle de C et Q caractéristique de leurs bassins d’études. Ce sont donc des épisodes clés pour comprendre les mécanismes de transfert des matières en suspension (MES) sur un bassin versant.

4Dans le sous bassin versant de l'Oued Djdiouia ainsi que dans de nombreux bassins de la zone semi-aride de l'Algérie du Nord, le transport de sédiments est l’un des problèmes économiques et environnementaux graves dus à 1'érosion des sols. Ce bassin appartient à une région très fragile où toutes les conditions se trouvent réunies (Demmak, 1982 ; Roose, 1999), à savoir :

• Un climat méditerranéen caractérisé par des fluctuations thermiques très variées, des pluies fines très irrégulières et un écoulement torrentiel.

• Un couvert végétal offrant une grande diversité spatiale, une lithologie jeune où prédominent 75 % d'argiles, de marnes et schistes, formations sensibles à 1'érosion, avec une alternance de roches dures comme les calcaires et les grès.

• Un développement socio-économique caractéristique des pays en voie de développement avec l'impact d'une succession de colonisation, les effets des surpâturages et de l'utilisation agricole.

• Un régime hydrologique très irrégulier des cours d'eau où l'on observe des signes de dégradation poussée et généralisée tels que la divagation des oueds, le sapement des berges et l'alluvionnement des lits.

6Les boucles d’hystérésis de la relation C–Q identifiées dans la bibliographie sont représentées ci-dessous (Tableau 1), sous forme de modèle selon leurs descriptions, leurs schémas ainsi que le critère C/Q utilisé.

Tableau 1. Classes des relations C-Ql d’après Williams (1989)

Classe	Forme de boucle	Rapport C/Q	Descriptions	Schéma de boucle
I II III IV V	Ligne Simple Clockwise loop Counterclockwise loop Linéaire simple plus une boucle Forme de huit	C/Q de la montée égale à celui de la décrue (Wood, 1977) C/Q de la montée supérieure à celui de la descente, pour toute valeur de Q (Paustian et Beschta, 1979) C/Q de la montée inférieure à celui de la descente pour toute valeur de Q (Axelsson, 1967) a-C/Q de la montée égale à celui de la descente pour une partie des valeurs de Ql b- C/Q de montée supérieur ou inférieur à celui de la descente pour une autre partie de valeur de Q a- rapport C/Q de montée supérieur à celui de la descente pour une partie des valeurs de Q b- rapport C/Q de montée inférieur par rapport à la descente pour une autre partie des valeurs de Q (Amborg et al., 1967)	-Matériaux désolidarisés des berges et déjà érodés (Lenzi et Lorenzo, 2000) -Après des crues où les particules fines sont parties (Hudson, 2003) -Arrivée contenue de matériaux selon débit et granulométrie (Hudson, 2003) -Remise en suspension puis érosion et dilution (Jansson, 2002 ; Picouet et al, 2000) -Epuisement du stock de sédiment (Lenzi et Lorenzo, 2000 ; Jansson, 2002)) -Particules des zones proches du corridor (Williams, 1989, Seeger et al, 2004) -Sources lointaines (Orwin et Smart, 2004) -Après un grand évènement pluvieux qui a tout enlevé (Hudson, 2003) -Différence de vitesse entre onde de particule et onde d’eau (Hudson, 2003) -Dépend de la disponibilité, du stock et du transport de MES (Williams, 1989) - Dépend de la disponibilité en particules, et des débits	Agrandir Original (png, 2,7k) Agrandir Original (png, 6,9k) Agrandir Original (png, 5,6k) Agrandir Original (png, 4,3k)

Matériel et méthodes

Zone d’étude

7Le sous bassin versant de l’oued Djdiouia est situé dans la partie nord du grand bassin du Cheliff (Bas Cheliff) (Fig. 1) et s’étend sur 835 km². L’oued Djdiouia, d’une longueur de 96 km, est un affluent de l’oued Cheliff. Ce bassin est contrôlé par cinq postes pluviométriques et une seule station hydrométrique. A travers ce sous bassin coule plusieurs oueds dont le plus important est l’oued El Malah (ANRH, 2010). Le sous bassin versant de l’oued Djdiouia est limité au nord par l’oued Chéliff-Tarhia, au sud par le sous bassin versant de l’oued Tiguiguest, à l’est par le sous bassin versant de l’oued Rhiou et à l’ouest par le sous bassin versant de l’oued Mina.

8Il s’étend entre 0° 47′ 39″ et 0° 56′ 41″ de longitude Est et entre 35° 55′ 54″ et 35° 50′ 32″ de latitude Nord. La température moyenne annuelle y est d’environ 18°C, avec un maximum mensuel de plus de 28,6°C enregistré au mois de juillet et un minimum mensuel de 9,6°C enregistré au mois de janvier.

9Le sous bassin versant de l’oued Djdiouia est influencé par le climat méditerranéen avec une moyenne pluviométrique interannuelle de 320 mm. Les vents sont des vents locaux dans le Cheliff avec des vents d’Ouest à Relizane et Oued Rhiou. Le sirocco se fait sentir assez souvent (ANRH, 2010).

10Une grande partie de la superficie de la vallée est occupée par des cultures en sec, les arbres fruitiers n’occupant qu’une très faible superficie. Ce couvert végétal influe sur l’évapotranspiration, retarde le ruissellement et aide à la conservation de la surface du sol contre l’érosion.

11La topographie est très variée, le relief est très accentué avec la présence de grandes pentes favorisant la vitesse de ruissellement au détriment de l’infiltration.

12La classification de l’utilisation du sol et de la couverture végétale figure sur des cartographies (El Garouani et al., 2008 ; Andrieu et Méring, 2008 ; Diédhiou et al., 2020). Elles sont sujettes à des transformations ou changements par l’augmentation de la coupe ou du brûlage des superficies forestières.

13Nous devons souligner qu’il s’agit d’une zone de climat méditerranéen, avec une végétation adaptée dans beaucoup de cas à supporter des incendies, ou possédant une bonne capacité de régénération. Cette régénération est particulièrement rapide dans les zones à pluviométrie élevée ; elle est beaucoup plus lente dans les zones à faible pluviométrie.

14Ces zones soumises au brûlage ou aux coupes forestières sont à nouveau recouvertes de taillis, dans un délai de 7 à 8 ans, bien que pour leur régénération complète, elles nécessitent 30 ou 40 ans dans les zones méditerranéennes humides.

15A signaler qu’une construction d’une retenue de 100 millions de mètre cube a été lancée en 2013 dans la région de Djdiouia, cet ouvrage permettra l’irrigation de 7000 ha de terres agricoles de la vallée du bas Cheliff (Algérie360.com).

Données utilisées  

16La mesure des transports solides en suspension est basée sur une méthode opérationnelle qui consiste en l'application des instructions et consignes données en ce sens. La méthode d'échantillonnage systématique du transport solide sur la plupart des cours d'eau algériens est l'échantillonnage uni ponctuel. La technique utilisée est la suivante :

1. On prélève des échantillons à l'aide de bouteilles de 0,5 à 1 litre de capacité. Ces bouteilles sont testées pour permettre une entrée rapide dans la section mouillée et présentent un goulot de diamètre très large afin de diminuer le temps de remplissage et d'éviter autant que possible les variations de la concentration dues aux remplissages saccadés.

2. Le lieu de prélèvement sera pris dans le centre de la section, si le cours d’eau est franchissable ou en bordure, mais en tout cas pas dans une zone calme.

17Dans cette étude, 19 crues de la station de Rahouia contenant des mesures de concentration en suspension sont analysées. Ces données proviennent de l’Agence Nationale des Ressources Hydrauliques (ANRH). Les caractéristiques de la station sont regroupées dans le tableau ci-dessous :

Tableau 2 : Stations hydrométriques du sous bassin versant de l’Oued Djdiouia (Bas Cheliff)

S/Bassin	Nom station	Code station	Surface (km2)	X (m)	Y (m)	Altitude (m)	Période
Oued Djdiouia	Rahouia	012701	835	349850	251150	655	1974-2000

Méthodes de quantification

Caractérisation de la relation concentration en sédiments en suspension-débit liquide

18Les problèmes posés par la mesure du transport en suspension incitent les hydrologues à s’intéresser à l’étude des variations de C et Q au cours d’une crue. En effet, la nature complexe du phénomène de crue, la conception de nouveaux échantillonneurs et de nouvelles techniques de mesure, ainsi que les difficultés rencontrées lors des mesures par les observateurs, sont les éléments clés de cet intérêt. Dans les petits cours d’eau, les concentrations des sédiments en suspension sont directement liées au débit. Les concentrations des sédiments en suspension augmentent généralement très rapidement pendant les montées des crues, produisent une pointe avant le débit maximal puis diminuent plus lentement pendant la décrue donc le débit liquide et la concentration instantanée des sédiments en suspension peuvent ne pas avoir une relation stationnaire pendant un écoulement simple dû à une averse. La tendance pour que la concentration en sédiment ait différentes valeurs à des débits identiques est l’effet d’hystérésis (Hallouz, 2013).

19L’examen des données instantanées des débits et des concentrations mesurées au niveau de la station Rahouia durant les périodes considérées nous ont permis de sélectionner les crues figurant dans le tableau 3.

Tableau 3. Chronologie des crues sélectionnées sous bassin versant de l’Oued Djdiouia (Bas Cheliff) (Station Rahouia)

Station	N°	Crues	Nombre d’observations (Q et C) durant la crue	Qmax (M3.s-1)	Cmax (g.l-1)	Durée de la crue (heures)
Rahouia	1	19-25 Mars 1975	13	133	78.82	124
	2	21-24 Avr. 1975	10	20.50	88.86	80.5
	3	28-30 Sept.1976	22	454.50	329.96	42.7
	4	24-27 Janv.1977	12	96.55	83.79	76.5
	5	16-18 Oct. 1978	38	253.20	305.40	29
	6	01-07 Mars 1979	32	207.50	100.30	176
	7	19-23 Déc. 1980	13	91.55	108.66	96
	8	22-23 Déc. 1981	14	124.00	229.80	96
	9	18-21 Déc. 1982	16	366.40	146.11	96
	10	08-11 Fév. 1986	11	88.96	50.24	72
	11	13-14 Oct. 1986	23	504.42	218.46	15
	12	29-30 Sept. 1987	23	154.80	276.94	10
	13	03-04 Mai 1990	39	248.00	180.00	32
	14	24-25 Avril 1993	23	97.00	239.00	22.5
	15	19-20 Oct. 1993	31	404.63	317.00	30
	16	16-18 Oct. 1994	54	289.00	174.00	64
	17	04-05 Mars 1995	38	77.06	134.00	37
	18	21-23 Avril 1997	37	210.78	111.00	60
	19	24-25 Oct. 2000	37	79.52	138.00	45

20Ces 19 évènements analysés représentent des épisodes ayant différentes caractéristiques (tableau 3). Cette sélection n’est pas exhaustive, mais elle permet de fournir le maximum d’informations sur la relation C-Q, en identifiant le modèle d’hystérésis dominant, en insistant en particulier sur l’effet saisonnier.

21Leopold et al. (1964) ont analysé les enregistrements de concentration des sédiments en suspension-débit liquide dans plusieurs bassins des États-Unis et ont constaté qu’une grande partie de la charge annuelle de sédiments est produite durant les crues modérées fréquentes.

22La démarche pour l’obtention des relations C-Q est purement graphique. Elle se présente en trois étapes :

1. les données de débit et de concentration sont mises en graphe avec en ordonnée la concentration en g.l^-1 et le débit en m³.s^-1, et en abscisse le temps comme variable indépendante. On obtient les graphes temporels de C et de Q. Pour la représentation graphique de l’hystérésis, la concentration C en g.l^-1 est prise en abscisse et le débit Q en m³.s^-1 en ordonnée.

2. Un graphique chronologique est établi.

3. Les associations C-Q réalisées sont retenues et analysées.

Résultats et discussion

Identification des classes de la relation C-Q

23L’identification des différentes classes de relations C-Q est élaborée sur la base des résultats graphiques et statistiques des deux variables mises en relation. La figure 2 représente les graphes temporels et l’hystérésis des événements sélectionnés pour le sous bassin de l’oued Djdiouia.

24A partir de la figure 2, on peut aussi voir le sens des boucles des différentes classes. En effet, six crues (1, 2, 3, 4, 5 et 12) présentent des boucles normales qui expliquent que l’écoulement est non perturbé par contre les treize restantes (6, 7, 8, 9, 10, 11, 13, 14, 15, 16, 17, 18 et 19) présentent des boucles inverses.

25Pour les boucles normales, l’apparition du pic des concentrations vient avant celui des débits liquides, c’est-à-dire que la source des sédiments fournit des quantités stables. Par conséquent, dans les boucles inverses, le pic des concentrations est atteint avant celui des débits liquides, ce qui correspond à une arrivée tardive des particules (Williams, 1989), c’est peut-être dû essentiellement à l’existence d’une couche de pavage, formée sur le lit de l’oued antérieurement à la crue. Les particules lâchées du sol au début d’une averse sont érodées par le premier ruissellement direct en quantité appréciable. Cette situation peut aussi avoir lieu dans le cas d'un épuisement ou d'une diminution du stock de sédiment disponible avant le maximum du débit liquide. L’homme joue également un rôle non négligeable dans le processus de genèse des sédiments en suspension par les pratiques culturales.

26Le tableau 4 présente les grandeurs statistiques des crues retenues dans cette analyse. Ces paramètres fournissent des informations très importantes pour l’identification des classes d’hystérésis. Les paramètres « aplatissement » et « asymétrie » ont été considérés comme outils d’analyse statistique, bien que le nombre des couples de valeurs des variables C et Q soit relativement petit. Les problèmes de fréquence d’échantillonnage se répercutent sur la signification de l’utilisation de ces deux paramètres dans ce cas.

27Néanmoins, les valeurs du coefficient de variation Cv donnent une idée de l’intensité des fluctuations des concentrations et de débits. Ce paramètre indique aussi l’orientation des boucles : un coefficient de variation faible indique ainsi par exemple une orientation presque horizontale (Benkhaled et Remini, 2003b ; crue n°11, tableau 4). L’asymétrie n’affecte ni la forme de la boucle ni son orientation.

Tableau 4. Paramètres statistiques de Q et de C des crues sélectionnées dans le sous bassin versant de l’Oued Djdiouia (Bas Cheliff)

Station	Crues	Variables	Moyenne	Écart Type	Médiane	Cv	Asymétrie	Aplatis.	Max
Rahouia	19-25 mars 1975	Q	31.72	42.88	9.35	1.35	1.14	1.31	133
		C	33.06	30.84	16.54	0.9	0.13	1.42	78.82
	21-24 Avr. 1975	Q	11.4	7.65	11.51	0.67	0.27	1.2	20.5
		C	42.78	37.37	43.63	0.87	0.16	1.46	88.86
	24-27 Janv.1977	Q	29.16	30.05	18.82	1.03	0.93	2.89	96.55
		C	45.81	35.56	46.75	0.77	-0.017	1.75	83.79
	16-18 Oct. 1978	Q	91.28	79.59	68.25	0.87	1.48	3.2	253.2
		C	156.85	79.85	128.02	0.51	1.11	5.77	305.04
	01-07 mars 1979	Q	65.52	62.61	35.84	0.96	2.17	6.26	207.5
		C	53.57	31.76	53.39	0.59	0.36	1.67	100.3
	22-23 Déc. 1981	Q	28.60	35.98	15.90	1.26	1.3	2.75	124
		C	89.29	74.47	82.73	0.83	1.25	2.48	229.8
	18-21 Déc. 1982	Q	120.52	122.18	82.57	1.01	1.25	1.87	366.4
		C	77.04	54.64	83.59	0.71	1.23	2.19	146.11
	08-11 Fév. 1986	Q	31.93	29.73	18.84	0.93	0.53	1.53	88.96
		C	24.07	19.31	9.30	0.80	0.35	1.24	50.24
	24-25 avril 1993	Q	11.47	21.06	4.07	1.84	1.10	1.90	97.00
		C	96.96	50.33	100.00	0.52	-1.02	2.30	239.00
	19-20 Oct. 1993	Q	94.61	130.30	25.88	1.38	2.04	4.06	404.63
		C	226.84	85.17	237.00	0.38	1.48	3.36	317.00
	21-23 avril 1997	Q	45.31	61.70	9.66	1.36	1.65	3.96	210.78
		C	53.36	33.96	36.00	0.64	1.04	2.17	111.00
	28-30 Sept.1976	Q	198.41	154.93	185.5	0.78	0.088	2.03	454.5
		C	249.74	80.05	268.04	0.32	0.45	1.82	329.96
	19-23 Déc. 1980	Q	23.26	27.17	17.70	1.17	0.96	2.48	91.55
		C	53.99	35.67	50.62	0.66	0.99	1.7	108.66
	13-14 Oct. 1986	Q	121.63	169.93	32.68	1.40	1.57	2.83	504.42
		C	178.44	44.44	186.00	0.25	0.95	1.86	218.46
	29-30 Sept. 1987	Q	31.43	46.06	11.98	1.47	0.63	1.34	154.80
		C	121.17	51.68	102.00	0.43	0.55	1.64	276.94
	03-04 mai 1990	Q	59.54	64.52	30.03	1.08	0.80	2.68	248.00
		C	110.88	50.82	118.00	0.46	0.76	1.83	180.00
	16-18 Oct. 1994	Q	53.15	77.91	20.60	1.47	0.89	2.18	289.00
		C	87.19	59.04	76.50	0.68	-0.35	2.05	174.00
	04-05 mars 1995	Q	15.19	22.34	6.27	1.47	0.42	1.10	77.06
		C	58.86	50.60	35.00	0.86	-0.13	1.46	134.00
	24-25 Oct. 2000	Q	18.01	21.72	9.52	1.21	1.69	4.23	79.52
		C	87.92	38.76	82.00	0.44	0.08	1.58	138.00

28En visualisant les valeurs des concentrations des sédiments en suspension, et particulièrement les plus fortes (tableau 5), on constate que le rapport des concentrations maximales aux concentrations minimales durant la montée de la crue ainsi qu’en décrue est très significatif. Les crues 1, 2, 4, 5 et 6 de la classe II (tableau 1) ont des rapports de variations durant la décrue plus élevés. Par contre, les crues de la classe III (crues 8, 9, 10, 14, 15 et 18) présentent des rapports importants lors de la montée. Les rapports Cmax/Cmin de la classe V (forme en huit) sont généralement plus élevés lors de la montée (crues 3, 7, 11, 12, 13, 16, 17 et 19) (tableau 5).

Tableau 5. Rapport de variation de la concentration et classement des crues

Stations	N°	Crues	Cmax/Cmin lors de la montée	Cmax/Cmin lors de la décrue	Classe
Rahouia	1	19-25 mars 1975	7.74	32.21	II
	2	21-24 Avr. 1975	26.73	85.44	II
	4	24-27 Janv.1977	5.86	33.8	II
	5	16-18 Oct. 1978	3.47	3.62	II
	6	01-07mars 1979	9.23	17.15	II
	8	22-23 Déc. 1981	22.82	4.85	III
	9	18-21 Déc. 1982	5.85	5.53	III
	10	08-11 Fév. 1986	9.18	8.63	III
	14	24-25 avril 1993	6.46	1.96	III
	15	19-20 Oct. 1993	21.13	1.92	III
	18	21-23 avril 1997	22.2	5.76	III
	3	28-30 Sept.1976	2.11	4.4	V
	7	19-23 Déc. 1980	27.47	1.4	V
	11	13-14 Oct. 1986	8.4	3.36	V
	12	29-30 Sept.1987	26.33	19.75	V
	13	03-04 mai 1990	5.23	10	V
	16	16-18 Oct. 1994	43.5	18.33	V
	17	04-05mars 1995	19.14	11.48	V
	19	24-25 Oct. 2000	17.25	3.74	V

Interprétation de l’hystérésis observées à l’échelle du bassin versant

Classe II

29Le modèle « clockwise loop » se présente essentiellement en hiver et au printemps.

30Le Tableau 4 montre que pour le sous bassin de l’oued Djdiouia 26 % environ des crues ont manifesté une forme de classe II, soit un maximum de charge solide atteint bien avant celui du débit. Ce décalage est lié à un épuisement du stock de sédiments disponible avant le maximum du débit (Walling, 1984 ; Wood, 1977). La forme II résulte aussi d’une activité érosive de remobilisation de particules fines (Kattan et al., 1987) ou d’une remise en suspension (Amborg et al., 1967), comme par exemple la crue n°1 ou la crue n°2.

31Cependant, en se référant aux crues analysées dans cette étude, nous remarquons que les crues pour lesquelles des mesures de la concentration ont été réalisées sont plus fréquentes en hiver et au printemps dans la station Rahouia.

32La disponibilité des sédiments après une saison sèche où le sol est particulièrement fragilisé et facilement érodable, associée à des pluies pouvant être violentes et capables d’entraîner d’importantes quantités de matières fines, favorise l’apparition du pic des concentrations avant le pic des débits. En outre, l’irrégularité des pluies pendant les mois pluvieux empêche la saturation complète du sol et l’apparition par endroit de l’écoulement hypodermique. Cette situation contribue à l’apparition d’une dynamique érosive sur les versants et l’existence d’une courbe de pavage mobilisable formée sur le lit de l’oued antérieurement à la crue (Khanchoul, 2007).

33Suivant que les boucles possèdent un axe à orientation horizontale telle que les crues n°1 et n°6 ou un axe à orientation verticale (le reste des crues), le caractère cyclique de la relation C-Q peut être illustré en trois phases dans la boucle (ex. crue n°6 de la figure 2).

34La première phase est caractérisée par une forte augmentation de sédiments en suspension et du débit (Benkhaled et Remini, 2003b). Cette phase reflète l’arrivée successive des premières charges fines de sédiments issus de l’effet « splash » des pluies torrentielles dans les zones de ruissellement proches de l’exutoire du bassin. Elle peut correspondre également à la remobilisation des matériaux déposés sur le fond lors des basses eaux (Kattan et al., 1987). La seconde phase se distingue par une diminution de la concentration en suspension et une forte augmentation du débit. Cette phase de transport correspond à la dilution de la concentration des sédiments et peut être également attribuée à l’érosion des berges du cours d’eau (Kattan et al., 1987). La troisième phase est caractérisée par une diminution de la concentration en suspension et du débit. Elle correspond particulièrement au dépôt des sédiments sur le lit de l’oued et dans les zones alluviales (Benkhaled et Remini, 2003b).

Classe III

35La forme III résulte du fait que le sol étant moins saturé et plus couvert, il résiste mieux à la pluie. L’érosion et le transport solide se verront légèrement retardés par rapport aux écoulements (Bouguerra et Bouanani, 2019).

36Le modèle « counterclockwise loop » devient plus fréquent dans le sous bassin étudié (32 %) (tableau 4). Les crues de ce modèle surviennent essentiellement en hiver et au printemps, sauf pour notre étude, qui montre des crues opérant aussi en automne. Par ailleurs, durant l’hiver et le printemps, les écoulements deviennent importants et les précipitations par leur abondance arrivent à mobiliser de grandes quantités de sédiments. Les sources sont multiples et l’on assiste à une alternance d’entraînement des particules sédimentaires depuis les versants mais surtout du lit et des berges de l’oued (pour la forme II) (Smith et Dragovitch, 2009 ; Bouguerra et Bouanani, 2019).

37Contrairement au modèle de la classe II où la plupart de la charge des sédiments est sujette à un transport sans un dépôt net dans le cours d’eau, le modèle de la classe III, défini par un débit de pointe se plaçant avant la concentration maximale, reflète un dépôt net des sédiments dans le cours d’eau (Jansson, 2002). La boucle « counterclockwise loop » peut se former aussi quand C et Q ont des montées simultanées pour atteindre le même maximum. C’est le cas de la crue n°15 (Fig. 2). En effet les zones semi-arides sont caractérisées par une érosivité des pluies et spécifiquement à l’automne (Hallouz et al., 2018) qui succède à une longue période de préparation de matériaux allant de juin à septembre, et qui peut même aller au-delà pour atteindre l’hiver, comme c’est le cas de notre série d’observations. En automne, on assiste à une multiplication des activités de labours sur les versants et tout près des rives de l’oued, favorisant ainsi la production de matériaux en suspension provoqués par l’effet splash des pluies érosives et des eaux de ruissellement.

38D’une manière générale, les crues de cette classe sont caractérisées par un temps de montée supérieur au temps de concentration des bassins et une concentration en suspension qui peut atteindre des valeurs assez élevées (environ 100 g.l^-1). Cela peut être indicatif quant à l’érodibilité du sol, plus au moins saturé et moins couvert.

39Ce modèle représenté par les crues 15 et 18, peut être le résultat de deux possibilités :

• un transport lointain du sédiment qui n’arrive à l’exutoire qu’au moment de la décrue (Jansson, 2002) ;

• une érosion des berges qui se développe pendant les pluies tardives souvent moins intenses dans la région. Cette hypothèse d’une érosion non loin de la station hydrométrique ne peut être confirmée par manque d’évidence sur le terrain.

Classe V.

40Cette forme en huit comporte des crues qui surviennent principalement en hiver et au printemps avec une certaine proportionnalité, en relation avec ces deux saisons, en automne pour les crues numéro 3, 7, 11, 12, 13, 16, 17 et 19. Pour ces crues, les montées de Q et de C commencent en même temps.

41Le taux de montée de la concentration est plus grand que le débit dans la crue n°3 et la concentration maximale arrive avant le débit de pointe (fig. 2). Ceci donne une boucle dans le sens des aiguilles d’une montre, nommée « clockwise loop ». La disponibilité des sédiments après le pic et le transport sont assez élevés, d’où une diminution moins rapide de la concentration avec le temps. A des débits faibles, les rapports C/Q sont plus grands en décrue qu’en montée de crue. Ceci signifie que les valeurs de C en décrue sont plus élevées que celles pendant la montée de crue. C’est donc la boucle « counterclockwise loop » qui se produit.

42Les autres crues présentent une augmentation moins brusque et une montée plus au moins simultanée des deux graphes jusqu’au maximum, après une certaine valeur de C. La décrue apporte encore une quantité assez importante de sédiments, le sol paraît encore érodable ou disposé à alimenter les cours d’eau de matériaux fins (Hallouz, 2013).

Sources de l’hystérésis

43La concentration des sédiments en suspension mesurée en une section transversale résulte de la mobilisation, de la rétention, de la réduction et de l’épuisement des sédiments dans le bassin d’étude.

44L’origine des sédiments dans le réseau d’écoulement sont le lit, les berges et les affluents (particulièrement pour le sous bassin de l’oued Djdiouia, où le ruissellement qui provient des pentes dénudées entraîne la création de ravines), les pointes de crues très fortes, le sapement des berges et l’alluvionnement du lit. L’érosion en nappes des versants n’apporte qu’une faible part au transport solide des oueds (Demmak, 1982). Les sources majeures des sédiments directement mobilisés par les oueds lors des fortes crues se trouvent au niveau des ravinements et des éboulements en masse des versants entaillés par la divagation des oueds. Il est communément admis que les sources de sédiments dans les cours d’eau sont l’érosion des sols dans le basin versant et l’érosion des berges des lits (Colby, 1956). Etant donné le manque de données d’échantillonnage et son mode de prélèvements toujours limité et incomplet, les sources de sédiments pendant les crues et leur disponibilité avant d’arriver à la station de jaugeage sont influencés par beaucoup d’autres paramètres tels que l’état hydrique du sol et la cohésion des particules qui diffère d’une saison à une autre ainsi que l’amplitude du débit et de la concentration aussi bien en montée de la crue qu’à la décrue (Megnounif, 2007 ; Bouguerra et al., 2016).

Conclusion

45L’analyse de l’évolution des concentrations en suspension en fonction des débits liquide durant les crues du sous basin versant de l’oued Djdiouia a mis en évidence trois modèles de courbe (classe II, III et V). Les modèles des classes III et V sont les plus fréquents, traduisant ainsi une forte disponibilité des sédiments après une saison sèche, où le sol est particulièrement fragilisé, et l’apparition d’un débit de pointe se plaçant avant la concentration maximale, qui reflète un dépôt net des sédiments dans le cours d’eau. Nous ne pouvons pas négliger le modèle de la classe II qui s’impose également. Il reflète un approvisionnement en sédiments même pendant la décrue.

46Ces études, bien que sur du long terme, montrent la nécessité d’acquérir des données supplémentaires, continues et précises, pour permettre une meilleure compréhension des cycles d’apport de MES et pouvoir modéliser finement les relations concentrations en MES = f (Q).

47Les transports en suspension de l’oued Djdiouia présentent des variations spatio-temporelles considérables. Elles seraient dues au régime pluviométrique, au couvert végétal et à la lithologie. En général, les variations saisonnières des apports solides suivent celles des apports liquides. Les valeurs maximales des apports solides, pour l’ensemble des sous bassins, sont observées en début d’automne et à la fin du printemps, cette variabilité s’explique par la variation du couvert végétal (sols nus) durant l’année et à la nature agressive des pluies d’automne (fortes intensités). Ces deux facteurs permettent aux premières crues d’automne de transporter des quantités importantes de sédiments (plus de 80%) après une longue saison sèche caractérisée par de fortes températures et par la destruction des agrégats du sol.

48Enfin, les phénomènes érosifs conditionnés par les crues, notamment leurs impacts sur les barrages, peuvent être considérables. Une bonne gestion de ces réservoirs au cours des crues et une mise en place de dispositifs pour empêcher ces sédiments de s’accumuler s’avère indispensable pour limiter l'alluvionnement très rapide.