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Prédiction de l’érosion hydrique dans le bassin versant de l’oued Zeddine et de l’envasement du barrage Ouled Mellouk (Nord-Ouest algérien)

Prediction of water erosion in wadi Zeddine watershed and the silting of the Ouled Mellouk Dam (North-West of Algeria)
Sabah Touahir, Abir Asri, Boualem Remini et Hamoudi Saad
p. 167-182

Résumés

En Algérie, la perte de capacité en eau des barrages constitue un défi crucial, du fait de la forte croissance des besoins en eau. Cette perte de ressource est consécutive à l’envasement des retenues, une des conséquences les plus graves de l’érosion. À l’instar des 70 barrages en exploitation, le barrage Ouled Mellouk, mis en exploitation en 2003 et situé dans la partie aval du bassin versant de l’oued Zeddine (wilaya d’Ain Defla), est exposé à ce phénomène. Sur la base des différentes mesures de débits solides-débits liquides, validées par celles de plusieurs campagnes de levés bathymétriques, ce travail a d'abord montré que le barrage risque de perdre plus de 40 % de sa capacité dans les vingt prochaines années. À l'aide d’un système d’information géographique (SIG), permettant de spatialiser et de croiser les paramètres de pente, occupation du sol, nature des formations géologiques et pluviométrie, cette étude a également permis de produire une carte synthétique définissant 4 classes de sensibilité à l’érosion hydrique dans le bassin versant, distribuées en zones faiblement sensibles (14 %), moyennement sensibles (48 %), fortement sensibles (35 %) et très fortement sensibles (3 %). Cette carte permet de faciliter la prise de décisions relatives à la priorisation des zones à préserver ou à restaurer mais aussi de sensibiliser les habitants aux impacts socio-économiques et environnementaux de l’érosion naturelle et anthropique.

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Notes de la rédaction

Article soumis le 13 mai 2017, reçu sous sa forme révisée le 21 décembre 2017 et définitivement accepté le 14 juin 2018.

Texte intégral

Nos remerciements vont essentiellement à Monsieur Berbache Yacine pour sa collaboration dans la collecte et le traitement des données et à Mademoiselle Talmatkadi Ourida qui a réalisé une relecture préalable de notre article.

1. Introduction

1Le climat en Afrique du Nord est caractérisé par des précipitations irrégulières et fluctuantes tant sur le plan géographique que sur le plan saisonnier. Ces pluies engendrent une érosion hydrique importante au sein des bassins versants et concourent à l'envasement des retenues de barrages (Remini, 1997). En Algérie, l’étude d’impact des changements climatiques sur les ressources en eau réalisée par l’Agence Nationale des Ressources Hydriques (ANRH, 2009) a mis en évidence une sécheresse persistante depuis le milieu des années 1970. Le Ministère des Ressources en Eau de la République Algérienne Démocratique et Populaire (MRE) a enregistré en 2010, dans le cadre d’une étude d’actualisation du Plan National de l’Eau, une réduction de la pluviométrie de 20 % à 40 % dans le nord du pays. Cette irrégularité spatiale et temporelle très importante des pluies constitue ainsi une menace constante pour le remplissage des barrages réservoirs et la recharge des nappes d’eau souterraines.

2Les ressources en eau et en sols de l'Algérie, déjà modestes, subissent ainsi aujourd'hui les effets d'un climat de plus en plus contraignant avec des années sèches prolongées et des pluies qui surviennent à des périodes où la couverture végétale est réduite ou bien lorsque les sols sont ameublis par les labours, mais également fragilisés par une pression anthropique croissante (MRE, 2010). Le produit de l’érosion des sols et de la dégradation des terrains agricoles alimente un transport solide dans les oueds conduisant à l'atterrissement des retenues de barrage, ce qui pose d’énormes problèmes pour l’exploitation des aménagements hydrauliques. En 2011, le Ministère de l’Agriculture et du Développement Rural et de la Pêche (MADRP, ex MADR) a estimé qu’environ 14 millions d’hectares de zones de montagne dans le nord du pays étaient dégradées par l’érosion hydrique. Les différents levés bathymétriques, effectués sur la période 1986‑2008 par l’Agence Nationale des Barrages et Transferts sur l’ensemble des 59 barrages en exploitation, ont montré que le volume perdu par envasement était de 898 Mm³ soit 13,4 % du volume total des retenues (MRE, 2010). Ainsi par exemple, la retenue de barrage de l'oued Fodda (228 Mm³), dont le bassin versant est limitrophe du bassin versant étudié, compte parmi les plus atterries, avec une accumulation de 130 Mm³ de sédiments entre sa mise en eau en 1932 et le dernier levé bathymétrique en 2006, ce qui représente 57 % de sa capacité initiale (ANBT, 2010). Pour la retenue d'Oued Mellouk (cette étude), mise en eau en 2003, l'intensité de l'alluvionnement est comparable (apports solides estimés à 2,65 Mm³/an), mais la situation est encore plus critique dans la mesure où la retenue n'a qu'une capacité de 127 Mm³. De fait, le bassin versant de l'oued Zeddine connait une forte érosion, avec une dégradation spécifique moyenne de 20 t/ha/an (Touahir, 2007) due à la conjonction de différents facteurs aggravants, géologiques, géomorphologiques, hydroclimatiques et socio-économiques. Les investigations nécessaires pour caractériser cette dynamique et les facteurs de causalité sont souvent lourdes à mettre en œuvre et coûteuses (Mostefaoui et al., 2013). Elles permettent cependant de cerner les zones les plus sensibles, prioritaires pour l’investigation et l'aménagement, mais aussi d'identifier les secteurs où une analyse plus fine, recourant à une modélisation, est nécessaire.

3Dans cet article, on cherche en premier lieu à caractériser l’ampleur du phénomène par l’estimation de l’envasement prévisible du barrage Ouled Mellouk, en se basant sur un modèle débit solide-débit liquide généré par l’analyse statistique des données hydrométriques du bassin versant. Puis on s'attache à la réalisation d’une carte synthétique de sensibilité à l’érosion hydrique, par la télédétection et l'utilisation d'un système d'information géographique (SIG), qui permettront d'identifier les zones prioritaires nécessitant le renforcement des moyens de lutte contre l’érosion.

2. Cadre de l’étude

4Le bassin de l’oued Zeddine s’étend sur 891,5 km² à l’ouest de la ville d’Ain Defla et se situe au nord du grand bassin hydrographique du Chéliff (fig. 1). L’essentiel du réseau hydrographique draine des terrains tertiaires (Éocène, Pliocène) et quaternaires. C'est un bassin versant moyennement accidenté, avec des altitudes qui varient entre 183 et 1 786 m. Elles sont maximales au sud et minimales au nord (fig. 2). Le relief montagneux de la partie sud et de l’extrême nord-est définit des pentes très fortes dépassant les 30 %. Les pentes plus douces, qui s'abaissent à 2 %, occupent plus de 60 % de la superficie du bassin en direction du nord et à proximité de la retenue du barrage (fig. 3). Le chevelu hydrographique suit pratiquement les accidents tectoniques importants, soulignés par des alluvions grossières essentiellement conglomératiques, des sables aux galets (Touahir, 2007). L'importance du drainage est principalement due à la nature imperméable des formations qui constituent le bassin mais aussi à la forte déclivité des pentes et à l'occurrence de pluies irrégulières et violentes (Touahir, 2007).

Fig. 1 – Carte de localisation du bassin versant de l'oued Zeddine.
Fig. 1 – Location map of the catchment area of the Zeddine wadi.

Fig. 1 – Carte de localisation du bassin versant de l'oued Zeddine.  Fig. 1 – Location map of the catchment area of the Zeddine wadi.

Fig. 2 – Carte du relief et répartition en classes d'altitude.
Fig. 2 – Relief map and altitude classes repartition.

Fig. 2 – Carte du relief et répartition en classes d'altitude.  Fig. 2 – Relief map and altitude classes repartition.

5Le bassin de l’oued Zeddine est constitué de différentes formations géologiques (fig. 4). Des formations argilo-gréseuses (Crétacé inférieur) occupent le centre et le sud-ouest du bassin. Au nord se développent des conglomérats à éléments gréseux à gréso-calcaires et des sables non consolidés (Pliocène continental), une série limoneuse plus ou moins détritique du Miocène inférieur, des argiles et des formations marno-calcaires (Jurassique inférieur). Des calcaires massifs (Éocène) occupent le nord-est du bassin.

Fig. 3 – Carte des pentes et répartition en classes de pente.
Fig. 3 – Slope map and slope classes repartition.

Fig. 3 – Carte des pentes et répartition en classes de pente.  Fig. 3 – Slope map and slope classes repartition.

Fig. 4 – Carte géologique du bassin versant de l’oued Zeddine.
Fig. 4 – Geologic map of the catchment area of the Zeddine wadi.

Fig. 4 – Carte géologique du bassin versant de l’oued Zeddine.  Fig. 4 – Geologic map of the catchment area of the Zeddine wadi.

6Les précipitations moyennes décroissent depuis les monts de Rouina jusqu’au secteur d’El Hassania, passant de 600 mm dans le sud du bassin à 150 mm dans le secteur d’El Hassania au nord (fig. 1).

7Le barrage Ouled Mellouk est situé à 30 km au sud-ouest du chef-lieu de la wilaya d’Aïn Defla, à environ 5 km en amont du village de Rouina (fig. 1). Ce barrage est destiné à l'alimentation en eau potable des villes de Rouina, Bourached, Zeddine, El Mayenne et El-Attaf et à l’irrigation du périmètre El Amra, Abadia et Rouina (ANBT, 2015). C’est un barrage en remblais de terre avec une digue zonée en remblais, haute d’environ 51 m au-dessus de la fondation. La longueur de l’ouvrage en crête est de 730 m, pour une largeur de 9 m (ANBT, 2015) (fig. 5).

Fig. 5 – Le barrage Ouled Mellouk et sa retenue (mars 2017).
Fig. 5 – Ouled Mellouk dam and its reservoir (March, 2017).

Fig. 5 – Le barrage Ouled Mellouk et sa retenue (mars 2017).  Fig. 5 – Ouled Mellouk dam and its reservoir (March, 2017).

3. Matériels et méthodes

3.1. Estimation de l’envasement prévisionnel

8Orth (1934 in Saidi, 1991) est l’un des pionniers à s’être penché sur l’étude des prévisions de l’envasement. Selon lui, la capacité résiduelle d’un barrage varie dans le temps en fonction d’une loi à décroissance exponentielle. Saidi (1991) a pu dégager une formule de prévision de l’envasement pour 18 barrages algériens sur la base de levés bathymétriques. Lahlou (2002), en utilisant 55 levés bathymétriques des barrages maghrébins dont 20 barrages algériens, a établi des relations entre l’érosion spécifique, la lame d’eau ruisselée, la superficie du bassin versant et l’agressivité climatique.

9Le Plan National de l’Eau finalisé en 2010 a pu estimer, à différents horizons, l’envasement des 59 barrages qui ont fait l’objet d’un levé sur les 62 existants en 2008, en utilisant la formule de Chamov (MRE, 2010). Elle prend en compte la capacité initiale des barrages, le nombre d’années écoulées depuis leur mise en eau ainsi que leur capacité d’évacuation des matériaux en suspension (par chasse, soutirage, déversement), qui est inversement proportionnelle aux apports solides moyens annuels. Pour les années que l'on envisage, cette étude (MRE, 2010) a estimé l’envasement prévisible de la manière suivante :

              

Wt = Wrn (1- a0t)      

               [1]

10Wt : envasement de la retenue à l’année t (Hm³) ; t : nombre d'années écoulées depuis la mise en eau du barrage ; Wrn : capacité initiale (correspondant à la cote de retenue normale) ; a0 : paramètre caractérisant la capacité d'évacuation des matériaux en suspension au travers du barrage par chasse, soutirage, déversement, et qui peut être estimé par la relation :

              

a0 = 1 (W1 / Wrn)     

               [2]

11W1 : envasement durant la première année d’exploitation.

12On signalera également que les barrages maghrébins ont essentiellement un but d’accumulation maximum (Brune, 2005 in Remini et Hallouche, 2005). Ceci explique que la part des sédiments qui ne sont pas piégés par la retenue est faible.

13Concernant le bassin versant de l'oued Zeddine, l’apport solide et la dégradation spécifique sont calculés en se basant sur une étude qui porte sur les valeurs instantanées des débits liquides en m³/s et des débits solides en kg/s, mesurées au niveau de la station hydrométrique de Bir Ouled Tahar sur la période 1990/1991–2011/2012, les mesures ayant été interrompues après 2012 (fig. 1).

14Le calcul du débit solide est basé sur la mesure du débit liquide de l'écoulement (Tixeront, 1960) :

              

Qss = C.QL                 

               [3]

15Qss : débit solide en suspension (kg/s), QL : débit liquide (m³/s) et C : concentration ou turbidité (g/l).

16Pour déceler la meilleure corrélation possible entre le débit solide et le débit liquide, une approche à différentes échelles temporelles (interannuelle, annuelle, saisonnière, mensuelle et à l’échelle des crues) basée sur les modèles de régression, a été adoptée. Les crues ont été sélectionnées en considérant les phases d'augmentation rapide et forte du débit et son maintien au-dessus d’un seuil donné. Le débit- seuil dépend de l’importance du cours d’eau. Il est très souvent estimé égal à la moyenne interannuelle de l’écoulement (module), c'est-à-dire que tout écoulement dont le débit moyen est supérieur ou égal au module du cours d’eau est considéré comme une crue et peut être retenu pour l'étude (Dubreuil, 1974). Pour l’oued Zeddine, le seuil est estimé égal à 8,48 m³/s, en fonction de tous les débits enregistrés sur la période d’étude (1990-2012), et dépassé par une centaine d'événements (crues). Aucune crue n'a été enregistrée pour les mois de juin et juillet, c'est pourquoi les relations établies pour l'ensemble des débits ont été utilisées pour ces deux mois.

17L’évolution temporelle de l’apport solide moyen annuel, déjà calculé à l’échelle mensuelle (Touahir, 2007) pour l’ensemble des débits enregistrés et pour l’ensemble de crues va nous permettre de dégager un modèle de prévision de l’envasement en tenant compte de la période d’exploitation du barrage.

3.2. Approche cartographique de la sensibilité à l’érosion hydrique

18La géomatique peut contribuer à la collecte et à la combinaison des données permettant d'identifier et de qualifier, sur de grandes surfaces, les zones exposées à l'érosion hydrique. Dans ce contexte, on notera les travaux de Colwell (1974), Girard et Girard (1989), Lymburner et al. (2000), Dauriac et al. (2001), Achite et Touibia (2003), Mathys et al. (2003), Le Bissonnais et al. (2004), Achite et Meddi (2005), Khanchoul (2007), Dumas (2010), Hadir (2010), Aké et al (2012), Chaaouan et al. (2013), Toumi et al. (2013), Hajji et al. (2015), Bouguerra et al. (2016), Touahir et al. (2017). La méthodologie suivie au cours de cette étude repose sur des données cartographiques numériques, qui sont intégrées et analysées dans un système d'information géographique (SIG) pour la restitution et la cartographie des zones exposées à l’érosion hydrique.

19Pour estimer l’importance de l’érosion, plusieurs méthodes sont développées, dont les plus utilisées en Algérie sont l’équation universelle de perte de sol USLE (Wishmeier et Smith, 1978), la version modifiée MUSLE (Foster et al., 1996 in Bouchetata, 2006) et le projet de prédiction de l’érosion hydrique WEPP (Laflen, 1991). Le choix du modèle dépend de la taille du bassin, des données ponctuelles et des précipitations (Meddi, 2002). Ces modèles nécessitent un échantillonnage très précis à partir de mesures ponctuelles en parcelle et des cartes à échelle supérieure ou égale à 1/50 000. Dans la région d’étude, nous ne disposons que de cartes à 1/500 000. De plus, l'absence de données sur l'intensité des précipitations ne nous permet pas d'utiliser un modèle quantitatif de type USLE. Pour pallier ces difficultés, nous avons opté pour une méthode qui s’inspire d’un modèle qualitatif de type "système expert" reposant sur un croisement de paramètres déterminants de l’érosion sous forme de combinaisons logiques à savoir, la lithologie, la pluviométrie, la déclivité de la pente et l’occupation des sols, dont les poids sont pondérés (Wischmeier et Smith, 1978 ; Boukheir et al., 2001) à partir des connaissances actuelles sur les différents types d'érosion. Les données cartographiques et descriptives des facteurs qui influencent les processus d'érosion hydrique sont intégrées dans un SIG.

20Chaque facteur se décline théoriquement selon plusieurs paramètres élémentaires participant au processus. Ainsi, par exemple, le facteur topographique regroupe les paramètres de la déclivité, de la longueur et de la forme de la pente. Les précipitations en associent également plusieurs, comme l’intensité de l’averse, sa durée, la grosseur des gouttes et leur vitesse de chute. La résultante de l’ensemble de ces facteurs élémentaires caractérise les processus érosifs, les rendant de ce fait très complexes à modéliser. Pour le bassin de l'oued Zeddine, nous avons retenu les paramètres de pente, d'occupation du sol, de la nature des matériaux géologiques constitutifs du sol et de la pluviométrie pour évaluer des taux de sensibilité à l’érosion hydrique (Benkhaled et Remini, 2002).

21Ces données sont croisées sous forme de couches dans le SIG. Ces couches sont ensuite reclassées qualitativement sous forme d’un indicateur de sensibilité en fonction de leur contribution au phénomène d’érosion. Les nouvelles cartes mono-factorielles sont ensuite hiérarchisées puis combinées par le biais d’une analyse multicritère qualitative. Cette base de données spatialisée est sous l’environnement ArcGIS10.3 et Mapinfo11.0. La méthodologie est décrite selon l’organigramme présenté en Figure 6.

Fig. 6 – Approche méthodologique de la cartographie de la sensibilité du bassin versant à l’érosion hydrique.
Fig. 6 – Methodological approach to mapping sensitivity of the watershed to water erosion.

Fig. 6 – Approche méthodologique de la cartographie de la sensibilité du bassin versant à l’érosion hydrique.   Fig. 6 – Methodological approach to mapping sensitivity of the watershed to water erosion.

1-4 : classes de sensibilité faible à très forte.
1-4: classes from low sensivity to very high sensivity.

3.3. Collecte des données

22Les données hydrométriques (débit liquides instantanées et concentrations), pluviométriques et les cartes ont été recueillies auprès de l’Agence Nationale des Ressources Hydriques (ANRH), l’Institut National des Sols, de l’Irrigation et du Drainage (INSID) et l’Office National de la Météorologie (ONM). Elles sont complétées par des images issues de la Shuttle Radar Topography Mission (SRTM).

23Ces données consistent en une banque de données des débits liquides instantanés, des débits liquides moyens journaliers (m³/s) et des concentrations en sédiments (g/l) couvrant une période de 22 ans (1990/1991 à 2011/2012). S'y rajoutent une carte pluviométrique de l’Algérie du Nord, établie à partir des moyennes annuelles des précipitations de la période 1965-1966/2004-2005, à l’échelle du 1/500 000 (ANRH, 2005a) ; des cartes de l'occupation du sol des wilayas de Ain Defla, Chlef et Tissemssilt à l’échelle du 1/25 000 pour l'année 2011 (source INSID) ; une carte géologique de l'Algérie du Nord à l’échelle du 1/200 000, pour pallier l'absence de données pédologiques dans la région ; une carte hydro-climatologique et de la surveillance de la qualité des eaux à l’échelle du 1/500 000 (ANRH, 2005b) ; les images issues du SRTM (N35E001, N35E002, N36E001 et N36E002) datent du 23/09/14 (https://earthexplorer.usgs.gov/​).

4. Résultats

24Les résultats présentés ci-dessous montrent l’envasement prévisible de la retenue du barrage Ouled Mellouk à différents horizons, l’ampleur de l’érosion hydrique et les degrés de sensibilité à l’érosion hydrique des différentes zones du bassin versant.

4.1. Envasement prévisible du barrage 

25Les modèles retenus pour le traitement des débits enregistrés (tab. 1) ont permis de quantifier l’apport solide et la dégradation spécifique du bassin versant (fig. 7-8).

Tab. 1 – Modèles régressifs mensuels débits solide (Qs) - débits liquides (Ql) appliqués à l'oued Zeddine selon différentes approches sur la période 1990-2012.
Tab. 1 – Monthly regressive models, sediment load (Qs)-water discharge (Ql), for different approaches to the wadi zeddine (1990-2012).

Tab. 1 – Modèles régressifs mensuels débits solide (Qs) - débits liquides (Ql) appliqués à l'oued Zeddine selon différentes approches sur la période 1990-2012.  Tab. 1 – Monthly regressive models, sediment load (Qs)-water discharge (Ql), for different approaches to the wadi zeddine (1990-2012).

Station hydrométrique de Bir Ouled Tahar.
Hydrometric station of Bir Ouled Tahar.

Fig. 7 – Apport liquides et solides annuels en Mm³ pour la période 1990/1991-2011/2012.
Fig. 7 – Annual inflows and sediment yields in Mm³ for the period 1990/1991-2011/2012.

Fig. 7 – Apport liquides et solides annuels en Mm³ pour la période 1990/1991-2011/2012.  Fig. 7 – Annual inflows and sediment yields in Mm³ for the period 1990/1991-2011/2012.

26L’apport solide moyen annuel, basé sur les modèles débit solide-débit liquide, est représenté sur la Figure 7 pour l’oued Zeddine à Bir Ouled Tahar, sur une période de 22 années, de 1990/1991 à 2011/2012. Six années (1990/91, 1994/95, 1996/97, 2001/02, 2002/03, 2003/04, 2007/08 et 2009/2010) sont marquées par des apports solides dépassant la moyenne interannuelle calculée pour la période 1990/2012 et cumulent plus de 75 % du tonnage global transporté. Ces apports importants ont été délivrés dans la plupart des cas par des crues exceptionnelles d’automne et de printemps. Les années 1991, 1993, 1996, 2001, qui a vu l'inondation meurtrière de Bab El Oued en novembre à Alger, 2003 et 2007 sont particulièrement concernées. La dégradation spécifique annuelle résultant atteint parfois des valeurs supérieures à 70 t/ha/an (1996/97) et la moyenne dépasse les 25 t/ha/an (fig. 8). L’irrégularité interannuelle est bien marquée.

Fig. 8 – Dégradation spécifique annuelle du bassin versant de l'oued Zeddine en t/ha/an pour la période 1990/1991-2011/2012.
Fig. 8 – Specific sediment yield in t/ha/year in the wadi Zeddine basin for the period 1990/1991-2011/2012.

Fig. 8 – Dégradation spécifique annuelle du bassin versant de l'oued Zeddine en t/ha/an pour la période 1990/1991-2011/2012.  Fig. 8 – Specific sediment yield in t/ha/year in the wadi Zeddine basin for the period 1990/1991-2011/2012.

27L’évolution des apports solides depuis 1990, intégrant la mise en eau du barrage Ouled Mellouk en 2003, est représentée sur la Figure 9. L’extrapolation linéaire du modèle est basée sur les apports solides moyens, calculés à partir de la relation débit solide-débit liquide. Elle définit un envasement de 58 Mm³ et une réduction de 46 % de la capacité du barrage à l’horizon 2030. Selon ces résultats, le barrage sera totalement envasé d’ici 45 ans.

Fig. 9 – Évolution de l’apport solide cumulé dans le temps (Mm³) pour la période 1990/1991-2011/2012.
Fig. 9 – Evolution of the accumulated sediment yields over time (Mm³) for the period 1990/1991-2011/2012.

Fig. 9 – Évolution de l’apport solide cumulé dans le temps (Mm³) pour la période 1990/1991-2011/2012.  Fig. 9 – Evolution of the accumulated sediment yields over time (Mm³) for the period 1990/1991-2011/2012.

4.2. Les facteurs contribuant à la caractérisation de l'érosion hydrique

4.2.1. La déclivité de la pente

28La carte des pentes constitue un des éléments de base pour l’analyse des caractéristiques physiques qui déterminent la sensibilité des zones à l'érosion. La déclivité des pentes détermine pour beaucoup les potentialités d'aménagement et de mise en valeur des sols et donc contribue, au-delà du processus physique, à l'émergence de l'érosion hydrique, en combinaison avec les facteurs de mécanisation des cultures, des modalités d’irrigation, des possibilités de pâturage, de l’installation et du développement de la végétation dans le cadre de la reforestation. La longueur de la pente a des effets plus incertains (Ramez, 1995). Il n'en a pas été tenu compte dans cette étude.

29La carte des pentes de la zone d’étude a été établie à partir de la classification de Roose (1977) et transformée en carte de sensibilité à l'érosion des terrains en fonction de sa déclivité (fig. 10). À chaque classe de pente est assigné un indice variant de 1 à 4 (tab. 2), 1 étant affecté aux pentes faibles (< 5 %) et 4 aux pentes très fortes (> 35 %). Dans le détail :

30(i) 0-5 % : pente faible, qui correspond à un relief de plaine, aux terrasses alluviales et aux replats structuraux que l’on trouve dans la zone montagneuse. Cette classe est caractérisée par une sensibilité faible à l’érosion. Elle correspond à des secteurs situés principalement dans la partie aval du bassin versant et représente 21 % de la superficie totale.

31(ii) 5-15 % : pente moyenne, qui représente les piémonts, reliefs de glacis, collines et se caractérise par une sensibilité moyenne à l’érosion. Elle regroupe des surfaces localisées principalement dans le nord du bassin versant et représente 51 % de la superficie totale.

32(iii) 15-35 % : pente forte, qui correspond à une zone mixte regroupant le haut des piémonts et les montagnes. Cette classe regroupe des terrains caractérisés par une sensibilité forte à l’érosion. Ils recouvrent dans le sud, l’ouest et le nord-est du bassin-versant, une superficie de plus de 26 %.

33(iv) > 35 % : pente très forte, qui représente un relief moyennement accidenté à accidenté ainsi que les escarpements rocheux. Cette classe est caractérisée par une sensibilité très forte à l’érosion et ne représente que 1 % de la superficie totale du bassin versant (fig. 8).

Tab. 2 – Classes de pente et degrés de sensibilité à l'érosion, attribués selon Roose (1977).
Tab.2 – Slope classes and erosion sensitivity degrees, according to Roose (1977).

Tab. 2 – Classes de pente et degrés de sensibilité à l'érosion, attribués selon Roose (1977).  Tab.2 – Slope classes and erosion sensitivity degrees, according to Roose (1977).

34Les deux dernières classes sont considérées comme pouvant engendrer d’importants transports solides en raison de l'importance des pentes et les formes associées. Ainsi, 27 % du bassin versant est susceptible de produire d'importants apports solides, principalement dans sa partie supérieure (moitié sud).

Fig. 10 – Carte de sensibilité à l’érosion hydrique en fonction de la pente.
Fig. 10 –Water soils erosion sensitivity map according to the slope.

Fig. 10 – Carte de sensibilité à l’érosion hydrique en fonction de la pente.  Fig. 10 –Water soils erosion sensitivity map according to the slope.

4.2.2. L’occupation du sol

35Le processus d’érosion est étroitement lié au mode d’occupation du sol, qui contribue largement à son aggravation ou à son atténuation. On sait que l’influence du couvert végétal sur l’érosion linéaire est ainsi très importante. Son action est d’autant plus efficace qu’il absorbe l’énergie cinétique des gouttes de pluie, ralentit l’écoulement ou encore maintient une bonne porosité du sol. La couverture végétale a été distinguée en plusieurs classes dans notre zone d’étude. À chaque classe a été affectée une capacité de protection contre l’érosion hydrique selon les principes de Roose (1977). Les différentes classes existantes et leur degré de sensibilité sont représentés dans le Tableau 3.

36(i) classe 1 : elle rassemble les forêts, l’arboriculture et la viticulture. Cette classe est considérée comme assurant une forte protection des sols et donc justifie une faible sensibilité à l’érosion. Elle occupe plus de 62 % de la superficie du bassin versant.

37(ii) classe 2 : elle correspond aux espaces dont le couvert végétal est constitué principalement de cultures annuelles (céréales, agriculture extensive). Cette classe est présumée avoir une capacité moyenne de protection des sols contre l’érosion hydrique. Elle occupe plus de 28 % de la superficie du bassin versant.

38(iii) classe 3 : elle regroupe les parcours steppiques et sahariens qui se trouvent au sud, ainsi que les zones de défrichements qui se trouvent au nord et au nord-ouest du bassin versant. Cette classe occupe plus de 4 % de la superficie totale et elle est définie comme assurant une faible capacité de protection des sols contre l’érosion hydrique.

39(iv) classe 4 : elle regroupe les sols entièrement dénudés et non cultivés, et les ravins de l’oued Zeddine et ses affluents, affectés par des phénomènes de sapement de berges provoqués par les eaux de ruissellement. Cette classe, très favorable à l’érosion hydrique, occupe 4 % de la superficie du bassin versant.

Tab. 3 – Classes de l’occupation du sol et degrés de sensibilité à l'érosion, selon Roose (1977).
Tab. 3 – Land use classes and erosion sensitivity degrees, according to Roose (1977).

Tab. 3 – Classes de l’occupation du sol et degrés de sensibilité à l'érosion, selon Roose (1977).  Tab. 3 – Land use classes and erosion sensitivity degrees, according to Roose (1977).

40Le résultat de cette classification est représenté sur la carte de sensibilité à l’érosion définie en fonction de l’occupation du sol (fig. 11). Le bassin versant est globalement bien protégé par le couvert végétal mais en revanche, la classe 4 contribuera fortement à l'envasement du barrage.

Fig. 11 – Carte de sensibilité à l’érosion hydrique en fonction de l’occupation du sol.
Fig. 11 – Water soils erosion sensitivity map according to the land use.

Fig. 11 – Carte de sensibilité à l’érosion hydrique en fonction de l’occupation du sol.  Fig. 11 – Water soils erosion sensitivity map according to the land use.

4.2.3. L'érodabilité des matériaux géologiques

41La sensibilité des sols à l’érosion est indirectement caractérisée par un indice d’érodabilité qui est attribué selon la nature des formations superficielles ou affleurantes du bassin versant décrites sur la carte géologique (fig. 4, tab. 4) (Dumas, 2010). Cet indice apporte une information sur la sensibilité des différents types de sols et produits d’altération de la roche mère à être désagrégés et emportés par le ruissellement, tout en s’appuyant sur les valeurs de référence établies par Maurizot et Delfau (1995 in Mesrar et al., 2013). La classification comprend 4 classes de sensibilité croissante à l'érosion hydrique.

42(i) classe 1 : formations superficielles faiblement sensibles. Elles sont développées dans les marnes, grès, argiles et conglomérats, situés principalement au nord-est du bassin versant, et constituent 4 % de sa superficie totale.

43(ii) classe 2 : formations superficielles moyennement sensibles, issues de roches carbonatées, cohésives et fracturées ou modérément altérées.

44(iii) classe 3 : formations superficielles fortement sensibles constituées de roches peu résistantes ou fortement altérées (marne, gypse, ardoise argileuse...).

45(iv) classe 4 : formations superficielles très fortement sensibles comme les formations volcano-sédimentaires, ultrabasiques et les formations récentes alluviales.

46Les différentes classes de sensibilité à l’érosion hydrique existantes dans notre zone d’étude sont représentées sur la Figure 12 avec le pourcentage de surface occupée par chaque classe. Les formations prédominantes sont issues des schistes et des quartzites de l’Albien situés dans la partie centrale du bassin et qui sont moyennement consolidées, engendrant une érodabilité moyenne. Les alluvions récentes de l'Holocène, situées dans la partie aval du bassin versant, sont des formations meubles (sable, gravier) fortement érodables. Les formations faiblement sensibles à l’érosion hydrique sont constituées des grès quartzeux de l’Éocène inférieur et moyen (Yprésien) et des calcaires à silex et marno-calcaire de l’Éocène supérieur. Elles sont localisées dans le sud-est du bassin versant (fig. 4).

Tab. 4 – Classes de matériaux géologiques et degrés de sensibilité à l'érosion attribués.
Tab. 4 – Geological material classes and attributed erosion sensitivity degrees.

Tab. 4 – Classes de matériaux géologiques et degrés de sensibilité à l'érosion attribués.  Tab. 4 – Geological material classes and attributed erosion sensitivity degrees.

Fig. 12 – Carte de sensibilité à l’érosion hydrique selon l’indice d’érodabilité des matériaux géologiques.
Fig. 12 – Water soils erosion sensitivity map according to the erodability index of geological materials.

Fig. 12 – Carte de sensibilité à l’érosion hydrique selon l’indice d’érodabilité des matériaux géologiques.  Fig. 12 – Water soils erosion sensitivity map according to the erodability index of geological materials.

4.2.4. Les précipitations

47Les paramètres de la pluie pris en considération pour les questions d'érosion sont d'abord l'intensité de la pluie, facteur principal de l'érosion, qui contrôle l'effet de battance du sol et, dans une moindre mesure, la hauteur des précipitations, son importance étant proportionnelle au volume d'eau ruisselé (Wischmeier et Smith, 1978).

48Dans le secteur étudié, on ne dispose que des données de la station pluviométrique Ouled Tahar et, avec une seule station pluviométrique, il est impossible de spatialiser l'intensité des pluies. El Hage Hassan et al. (2015) ont considéré qu’une pluie moyenne annuelle de 1 500 mm pouvait favoriser une forte érosion alors que les pluies moyennes annuelles inférieures à 450 mm étaient moins efficaces (Wischmeier et Smith, 1978).

49En se référant à ces données, on propose une discrimination à l'échelle du terrain d'étude basée sur une reclassification et une codification (tab. 5) de la carte des pluies moyennes annuelles du bassin versant de l’oued Zeddine (période 1965-2005), établie par l’Agence nationale des ressources en eau (ANRH, 2005a). Une carte d’érosivité des pluies est produite (fig. 13). Le terrain d'étude est affecté par des précipitations qualifiées de faibles à moyennes. Les précipitations faibles s'étendent sur une superficie de 680 km², tandis que les précipitations modérées occupent le reste de la surface du bassin versant (211,5 km²).

Tab. 5 – Classes des pluies et degrés de sensibilité à l'érosion attribués.
Tab. 5 – Rainfall classes and attributed erosion sensitivity degrees.

Tab. 5 – Classes des pluies et degrés de sensibilité à l'érosion attribués.  Tab. 5 – Rainfall classes and attributed erosion sensitivity degrees.

Fig. 13 – Carte de sensibilité à l’érosion hydrique en fonction de la pluie.
Fig. 13 – Water soils erosion sensitivity map according to the rainfall.

Fig. 13 – Carte de sensibilité à l’érosion hydrique en fonction de la pluie.   Fig. 13 – Water soils erosion sensitivity map according to the rainfall.

4.2.5. Combinaison des quatre facteurs contributifs à l'érosion 

50Il s’agit maintenant d’intégrer les résultats des analyses dans un modèle général de sensibilité des sols à l’érosion hydrique et de formaliser une typologie de cette sensibilité. Le croisement des données prises en compte dans le processus érosif repose sur une combinaison logique dans un modèle maillé : chaque couche d’information est représentée par une image numérisée, dont chaque pixel représente une information sur l’aléa érosif, ce qui génère un espace multivarié. Ce dernier repose donc sur des paramètres qualitatifs. L’ensemble des traitements est réalisé avec un système d'information géographique (SIG) qui permet le croisement des données (Toumi, 2013). La combinaison des facteurs de sensibilité à l'érosion est assurée en procédant à l’union des tables attributaires correspondants aux quatre cartes thématiques, où des codes ont été assignés par ordre de sensibilité croissante à l'érosion hydrique au sein de chaque classe de facteurs (tab. 2-5, fig. 14).

Fig. 14 – Combinaison logique des facteurs de l’érosion hydrique.
Fig. 14 – Logical combination of water erosion factors.

Fig. 14 – Combinaison logique des facteurs de l’érosion hydrique.   Fig. 14 – Logical combination of water erosion factors.

A. Pluies ; B. Nature des formations superficielles ; C. Déclivité de la pente ; D. Mode d’occupation du sol ; E. Degré de sensibilité à l’érosion ; 1‑4. Classes de sensibilité croissante à l’érosion hydrique.
A. Rainfall; B. Nature of surface deposit; C. Slope; D. Land use; E. Degree of sensitivity; 1‑4. Increasing water soil erosion sensitivity classes.

51Ainsi, pour une zone à faible érosivité (facteur 1, colonne A : pluie ; degré de sensibilité : 1), constituée de formations superficielles moyennement sensibles (facteur 2, colonne B : nature des formations géologiques ; degré de sensibilité : 2), de pentes fortes (facteur 3, colonne C : déclivité ; degré de sensibilité : 3) et dénuée de végétation (facteur 4, colonne D : non protecteur ; degré de sensibilité : 4), l'indice de sensibilité à l'érosion est de 30 (1*1+2*2+3*3+4*4), colonne E, ligne 28). 128 combinaisons logiques ont été générées, chacune d’elles étant représentée par une valeur qualitative indiquant un degré de sensibilité à l’érosion hydrique. Quatre classes de sensibilité à l’érosion ont été définies : faible (indices 4 à 17), moyenne (indices 17 à 27), forte (indices 27 à 37) et très forte (indices 38 à 52).

52Le processus de hiérarchisation de ces combinaisons nous a permis de réaliser une carte de sensibilité à l’érosion hydrique (fig. 15). Le résultat de la combinaison multicritère apporte une spatialisation de l’érosion potentielle au sein du bassin versant, hiérarchisée selon des niveaux de sensibilité. Nous pouvons ainsi distinguer les zones les plus affectées par le processus érosif des zones les plus préservées. Ainsi, la majorité du bassin versant de l’Oued Zeddine est caractérisée par une moyenne et forte sensibilité à l’érosion hydrique, couvrant plus de 80 % de la superficie du bassin.

Fig. 15 – Carte de sensibilité multifactorielle à l’érosion hydrique.
Fig. 15 – Water erosion multi factorial sensitivity map.

Fig. 15 – Carte de sensibilité multifactorielle à l’érosion hydrique.  Fig. 15 – Water erosion multi factorial sensitivity map.

5. Discussion

53Notre modèle de prévision, qui se base sur l’extrapolation linéaire des apports solides, montre le rythme accentué de l’envasement du barrage Ouled Mellouk et la réduction de sa capacité qui pourrait atteindre 46 % à l’horizon 2030 et plus de 75 % à l’horizon 2050, si aucune mesure d'aménagement n'était prise. Ces résultats sont concordants avec deux études réalisées en 2010 (MRE, 2010). L'une s'appuie sur l’extrapolation linéaire d'un modèle basé sur deux levés bathymétriques (2006 et 2010) et prédit un envasement de 55,35 Mm³ avec une réduction de 43 % de la capacité du barrage à l’horizon 2030. L'autre se fonde sur une extrapolation issue de la courbe de Chamov, également basée sur les levés bathymétriques de 2006 et 2010. Les résultats sur l’envasement prévisible en 2020 et 2030 (38,3 Mm³ et 55,18 Mm³ respectivement), ajustés tendanciellement par rapport à l’envasement réel mesuré, sont moins élevés de 165 145 m³ à l’horizon 2030. Cependant, ces résultats doivent être interprétés avec une certaine prudence dans la mesure où les prévisions de l'envasement moyen annuel des nouveaux barrages comme Ouled Mellouk (MRE, 2010) ont été réalisées en considérant un apport solide moyen estimé par analogie avec les données calculées dans les bassins voisins similaires, pour être intégré ensuite à l'extrapolation linéaire ou logarithmique (Chamov) des modèles. L'extrapolation des résultats d'un bassin à l'autre impose ainsi une certaine modération dans l'interprétation (Touahir, 2007). À cet effet, on peut considérer que la relation prévisionnelle de notre étude, basée sur les débits liquides et les débits solides du bassin, est plus proche de la réalité. Elle produit néanmoins des résultats un peu plus élevés (envasement prévisionnel de 58 Mm³ à l’horizon 2030) que ceux évalués par la formule de Chamov, car cette dernière prend en compte une capacité théorique d’évacuation des sédiments (a0), ce qui n'est pas notre cas (extrapolation linéaire). Pour autant, sachant que le taux d’envasement d'un barrage est approximativement estimé à 1 % par an, ce qui implique que dans un délai d'environ 50 ans, sa réserve utile est divisée par deux (World Commission on Dams-WCD, 2000 in de Vente et al., 2005), les résultats concordants avec l’envasement prévisible du barrage Ouled Mellouk sont plus qu’alarmants. Cette évolution est corroborée par l'importance des valeurs de dégradation spécifique (fig. 8), certaines années étant comprises entre 45 et 75 t/ha/an (7 des 22 années étudiées, 32 %). Ces valeurs sont nettement plus faibles mais toujours importantes, entre 3 et 24 t/ha/an, pour les années restantes. On peut les comparer avec les valeurs proposées par Walling (1984 in Bouanani, 2004) qui, en se fondant sur les travaux réalisés au Maghreb, estime que la dégradation spécifique interannuelle dans le bassin versant varient entre 10 et 50 t/ha/an. À titre de comparaison également, Probst et Suchet (1992 in Bouanani, 2004) ont calculé une valeur record de 72 t/ha/an pour le bassin versant de l’oued Agrioune en Algérie mais aussi des valeurs nettement inférieures dans d’autres bassins versants du Maghreb. Sur la base de données de mesures de la charge en suspension réalisées dans 130 bassins versants, Probst et Suchet ont ainsi estimé que la dégradation spécifique moyenne est respectivement de 4 à 6,10 t/ha/an pour les oueds qui se jettent dans la mer Méditerranée et l’océan Atlantique. Des valeurs comparables sont enregistrées dans le bassin versant de l'oued Zeddine, 6 années sur les 22 étudiées (27 %). Des valeurs encore plus faibles ont été estimées par exemple dans les bassins versants algériens de l’oued Leham, soit 1,04 t/ha/an (Bourouba, 1998) et de l’oued Haddad, soit 2,87 t/ha/an (Achite et Meddi, 2005).

54Sachant que les décideurs politiques sont beaucoup plus intéressés par la distribution du risque d'érosion que par sa valeur absolue (Lu et al., 2004 in Remmas, 2014), un modèle qualitatif cognitif a été mis en œuvre sur le bassin versant de l’oued Zeddine en s’appuyant sur des paramètres simples représentant les principaux facteurs de l’érosion hydrique à savoir la déclivité de la pente, l’occupation du sol, la nature des formations superficielles et les précipitations. Le choix des outils mis en œuvre a été guidé par leur disponibilité, ce qui amène plusieurs remarques.

55La classification de la sensibilité à l’érosion hydrique en fonction de l’inclinaison de la pente est d'une précision moyenne, dans la mesure où elle a été faite sur la base d’une carte issue d'un Modèle Numérique d'Altitude (MNA) de résolution 30 m, à partir duquel on a calculé les pentes pour chaque pixel de 30 m sur 30 m, ce qui ne reflète pas toujours la réalité du terrain. Il serait plus efficace de travailler sur des images de meilleure résolution (5 m ou 10 m), même si la carte du MNA a été réalisée avec des courbes de niveau de faible équidistance (20 m).

56La carte d’occupation du sol établie par l’Institut national des sols, de l’irrigation et du drainage (INSID, 2011), est comparée soigneusement à des images satellites plus récentes, où l’on n’a pas constaté de grands changements. Néanmoins, il serait opportun d’envisager l’élaboration de scénarios de changement de l'occupation du sol, comme ceux concevant l’ouverture de nouvelles exploitations agricoles ou considérant les effets du surpâturage ou des feux de brousse, afin de mesurer leur impact sur la distribution de l’aléa érosion. Ainsi par exemple, l’intervention de l’homme, surtout dans la partie aval du bassin versant (30 % de la superficie) accentue la sensibilité à l’érosion en nappe, ce par le défrichement et la mise en exploitation de grandes cultures, de la polyculture et surtout des cultures maraichères sur des terrains de faible et moyenne pentes. Cette érosion en nappe, liée au phénomène de battance (Ellison, 1944 in Lamachère et Guillet, 1996), n'a pas été prise en compte dans l'étude, bien qu'elle puisse engendrer une forte perte en sols.

57Le modèle qualitatif pourrait être encore amélioré en différenciant les prairies permanentes des terres assolées au cours de l'année. C'est d'ailleurs une piste de recherche intéressante dans la mesure où l'on connait l'efficacité des surfaces enherbées pour lutter contre l'érosion hydrique. Les efforts ont plutôt porté sur le reboisement, ce qui explique qu'aujourd'hui, une bonne partie de la surface du bassin (62 %) est couverte par des forêts et des zones reboisées. Si les boisements protègent contre le phénomène de battance des pluies, en prolongeant la perméabilité des sols et en réduisant le volume ruisselé, il est également connu qu'un couvert végétal composé d’herbacées aura une action protectrice du sol aussi -voire plus- efficace que des arbres contre le ruissellement (Roose et Sarrailh, 1990). Ainsi, la mise en œuvre de prés permanents pourrait fortement contribuer à réduire l'érosion au sein du bassin versant.

58Par ailleurs, le comportement parfois spécifique des formations affleurantes amènent à nuancer la validité des critères de classe. Par exemple, les calcaires et les grès, qui constituent la partie sud-est du bassin versant, sont des formations résistantes et perméables mais leur association avec des argiles gonflantes favorise le ruissellement et l’entraînement des particules fines (Larfi et Remini, 2006). Les sols marneux présents au sud et au nord du bassin versant sont également caractérisés par une érodabilité proportionnelle à leur taux d’humidité. Et enfin, les alluvions sableuses holocènes, qu’on retrouve au nord du bassin versant, ne sont pas toujours très sensibles à l'érosion hydrique, car l'eau peut s'y infiltrer rapidement sans qu’elle ait le temps de ruisseler (Aké et al., 2012).

59Également, la spatialisation de l’érosivité basée sur la carte des précipitations moyennes annuelles de la période (1965-2005) n’est pas suffisante en l'état, car elle ne prend pas en compte l’intensité des pluies pendant les événements de crues. La carte à laquelle nous sommes parvenus pourra être améliorée en intégrant de nouveaux paramètres liés à la morphologie du terrain, comme la longueur et la direction de la pente, ou au comportement hydrologique des oueds, influencé par la variabilité de l’intensité des pluies exprimée en saisons sèche et humide.

60Pour l’instant, la qualité de la carte de sensibilité à l’érosion hydrique est validée par l'observation des formes d'érosion déduites des images satellites à haute résolution. Une concordance satisfaisante a été constatée, plus particulièrement pour les zones présentant une moyenne et forte sensibilité à l’érosion hydrique, au sein desquelles sont identifiées des traces d'érosion de type ravine, sapement de berges et décapage de surface (fig. 16). La plupart de ces formes d'érosion, observées sur les versants de vallée drainées par les oueds, sont clairement connectées avec le réseau hydrographique. Sans pour autant connaitre dans le détail les processus de transfert et de relais sédimentaires au sein du bassin versant, il est certain que cette érosion contribue, via le réseau hydrographique de l'oued Zeddine, à l'envasement de la retenue du barrage Ouled Mellouk. Dans ce sens, on peut observer sur l’image aérienne de l’oued (fig. 16), un écoulement boueux (« sail ») rejoignant la retenue. L’importance de ces apports solides est conjoncturelle, inféodée à de fortes crues d’automne et de printemps. L'érosion par ravinement est certainement le processus dominant qui contribue aux apports, dans la mesure où le ruissellement sur les versants peut atteindre 50 à 80 % durant les averses exceptionnelles tombant sur les terres battues ou compactées. Feodoroff et al. (1965 in Bouanani, 2004) proposent des valeurs de 15 tonnes de terre exportées par hectare pour une averse de 25 mm et de 300 tonnes par hectare pour une averse de 100 mm. Selon nous, l’essentiel du transport solide est donc issu des ravines, relayées par les oueds (Arabi et al., 1991 in Bouanani, 2004), l'étude de la connectivité sédimentaire restant néanmoins à réaliser.

Fig. 16 – Quelques formes d’érosion dans le bassin versant de l’oued Zeddine.
Fig. 16 – Some forms of erosion in the watershed of the wadi Zeddine.

Fig. 16 – Quelques formes d’érosion dans le bassin versant de l’oued Zeddine.  Fig. 16 – Some forms of erosion in the watershed of the wadi Zeddine.

61Pour réduire l’envasement du barrage Ouled Mellouk, il va falloir, en l’état, se contenter de mettre en place des aménagements anti-érosifs dans les zones à forte sensibilité, considérées comme des secteurs d'intervention prioritaire. Mais à la condition impérative que ces petits ouvrages soient réalisés correctement afin de ne pas aboutir à un effet contraire à celui attendu, ce que l’expérience a déjà démontré (Remini et Hallouche, 2005). Pour effacer les ravines moins profondes (rigoles et griffes) se trouvant dans les zones de moyenne sensibilité à l'érosion, des pratiques culturales mieux adaptées sont préconisées.

6. Conclusion

62Ce premier travail, qui porte sur le contrôle de l’envasement de la retenue du barrage Ouled Mellouk, nous offre un point de départ pour une meilleure gestion de l’alluvionnement produit par l’oued Zeddine et ses affluents. Il permet d’une part de définir une tendance et d’établir l’ordre de grandeur de l’envasement prévisible dans le barrage à moyen et long termes et, d’autre part, il propose une cartographie des zones sensibles à l’érosion hydrique, ce qui offre aux décideurs une feuille de route d’intervention.

63En effet, en ce qui concerne l’évaluation de l’envasement prévisible du barrage Ouled Mellouk, la méthode adoptée dans cette étude, basée sur les mesures des débits liquides et solides de la station hydrométrique de Bir Ouled Tahar, nous a permis d’aboutir à un ordre de réduction prévisible de la capacité du barrage qui est de plus de 40 % à l’horizon 2030, ce qui nous pousse à agir rapidement pour assurer une gestion durable du barrage. L'étude révèle également que 38 % de la superficie du bassin versant est d’une sensibilité à l’érosion hydrique élevée à très élevée, et 48 % d'une sensibilité moyenne (fig. 15), d’où l’urgence de mettre en place des moyens de lutte contre ce phénomène.

64De nouvelles investigations devraient contribuer à une meilleure évaluation de l'érodibilité des sols, par une meilleure prise en compte de la répartition spatiale de l’intensité des pluies à travers le dépouillement de stations météorologiques voisines et l’exploitation d’images satellitaires multi-sources (RSO de RADARSAT-1, ETM+ de Landsat-7 et HRV de SPOT-4) couplées à un nouveau modèle numérique de terrain (MNT). Également, une cartographie des sols est en cours de réalisation par le service d'agro-pédologie de l'ANRH. Des méthodes semi-quantitatives relativement peu exigeantes en matière d'acquisition de données pourraient être aussi très intéressantes à mettre en œuvre pour la prédiction de la dégradation spécifique annuelle, comme celle du FSM (Factoriel Scoring Model) (de Vente et al., 2005). Ce modèle a pu fournir des valeurs de dégradation spécifique annuelle fiables à l'échelle de bassins versants de petite à moyenne taille, comme le nôtre. Il permettrait notamment de déterminer la quantité effective des sédiments par zone sensible ainsi que la contribution de chaque zone à l’envasement du barrage.

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Annexe

Abridged English Version

Water and soil resources in Algeria are not only modest, but sometimes so poor quality. Today, they are affected by several constraints, on one side, a climate which becomes more and more binding and aggressive and on the other side, an anthropogenic pressure which becomes more and stronger (MRE, 2010). These constraints aggravate soil erosion and the degradation of agricultural lands and consequently, the siltation of water dams and water resources, which causes huge difficulties for the exploitation of hydraulic installations. Hence, the increase needs to take necessary actions to slow down this phenomenon and ensure a rational management of water and soil resources. This work, which concerns Ouled Mellouk water dam (fig. 1), is done precisely within the framework of the prevention against this phenomenon and thus makes it possible to answer some of these actions.

The Ouled Mellouk dam (fig. 5) is one of those dam cases that have experienced significant and specific degradation compared to its date of filling, and its study has made it possible to characterize the extent of the water erosion phenomenon by estimating siltation based on the solid flow-liquid flow model generated by the statistical analysis of the hydrometric data of the wadi Zeddine watershed. This approach has shown that the average annual solid input over the period (1990/2012) exceeds the inter-annual average and carries more than 75% of the global tonnage (fig. 7). The annual specific degradation sometimes reaches values above 3,500 t.km².yr¹ (1996/97) and the average exceeds 1,000 t.km².yr¹ (fig. 8).

Our forecasting model, which is based on the linear extrapolation of solid inputs, shows the increased pace resulting from siltation of the dam as well as the resulting reduction in capacity that could reach 44% by 2030 and more than 75% by 2050 if no siltation measures are taken (fig. 9). These results are validated by the linear extrapolation of the model based on the bathymetric surveys (Ministry of Water Resources) and by the Chamov curve (MRE, 2010), adjusted tendentially with respect to the actual siltation. On the other hand, this study made it possible to identify the most sensitive areas, and this, through a qualitative cognitive model relative to the watershed of Wadi Zeddine and based on parameters representing the main factors of the water erosion (fig. 6) such as gradient of slope (fig. 10), land over use (fig. 11), nature of superficial formations (fig. 12) and precipitation (fig. 13).

All of these areas are shown on a synthetic map that defines four classes of water erosion sensitivity in the watershed, namely areas with low sensitivity (14%), areas with medium sensitivity (48%), highly sensitive areas (35%) and extra highly sensitive areas (3%) (fig. 15), which allows one side to make decision-making regarding the improvement of the areas to be preserved and restored and, on the other hand, to sensitize the inhabitants to the socio-economic and environmental impacts of natural and anthropogenic erosion.

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Table des illustrations

Titre Fig. 1 – Carte de localisation du bassin versant de l'oued Zeddine. Fig. 1 – Location map of the catchment area of the Zeddine wadi.
URL http://journals.openedition.org/geomorphologie/docannexe/image/12083/img-1.jpg
Fichier image/jpeg, 1,3M
Titre Fig. 2 – Carte du relief et répartition en classes d'altitude. Fig. 2 – Relief map and altitude classes repartition.
URL http://journals.openedition.org/geomorphologie/docannexe/image/12083/img-2.jpg
Fichier image/jpeg, 2,8M
Titre Fig. 3 – Carte des pentes et répartition en classes de pente. Fig. 3 – Slope map and slope classes repartition.
URL http://journals.openedition.org/geomorphologie/docannexe/image/12083/img-3.jpg
Fichier image/jpeg, 2,9M
Titre Fig. 4 – Carte géologique du bassin versant de l’oued Zeddine. Fig. 4 – Geologic map of the catchment area of the Zeddine wadi.
URL http://journals.openedition.org/geomorphologie/docannexe/image/12083/img-4.jpg
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Titre Fig. 5 – Le barrage Ouled Mellouk et sa retenue (mars 2017). Fig. 5 – Ouled Mellouk dam and its reservoir (March, 2017).
URL http://journals.openedition.org/geomorphologie/docannexe/image/12083/img-5.jpg
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Titre Fig. 6 – Approche méthodologique de la cartographie de la sensibilité du bassin versant à l’érosion hydrique. Fig. 6 – Methodological approach to mapping sensitivity of the watershed to water erosion.
Légende 1-4 : classes de sensibilité faible à très forte. 1-4: classes from low sensivity to very high sensivity.
URL http://journals.openedition.org/geomorphologie/docannexe/image/12083/img-6.jpg
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Titre Tab. 1 – Modèles régressifs mensuels débits solide (Qs) - débits liquides (Ql) appliqués à l'oued Zeddine selon différentes approches sur la période 1990-2012. Tab. 1 – Monthly regressive models, sediment load (Qs)-water discharge (Ql), for different approaches to the wadi zeddine (1990-2012).
Légende Station hydrométrique de Bir Ouled Tahar. Hydrometric station of Bir Ouled Tahar.
URL http://journals.openedition.org/geomorphologie/docannexe/image/12083/img-7.jpg
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Titre Fig. 7 – Apport liquides et solides annuels en Mm³ pour la période 1990/1991-2011/2012. Fig. 7 – Annual inflows and sediment yields in Mm³ for the period 1990/1991-2011/2012.
URL http://journals.openedition.org/geomorphologie/docannexe/image/12083/img-8.jpg
Fichier image/jpeg, 420k
Titre Fig. 8 – Dégradation spécifique annuelle du bassin versant de l'oued Zeddine en t/ha/an pour la période 1990/1991-2011/2012. Fig. 8 – Specific sediment yield in t/ha/year in the wadi Zeddine basin for the period 1990/1991-2011/2012.
URL http://journals.openedition.org/geomorphologie/docannexe/image/12083/img-9.jpg
Fichier image/jpeg, 220k
Titre Fig. 9 – Évolution de l’apport solide cumulé dans le temps (Mm³) pour la période 1990/1991-2011/2012. Fig. 9 – Evolution of the accumulated sediment yields over time (Mm³) for the period 1990/1991-2011/2012.
URL http://journals.openedition.org/geomorphologie/docannexe/image/12083/img-10.jpg
Fichier image/jpeg, 388k
Titre Tab. 2 – Classes de pente et degrés de sensibilité à l'érosion, attribués selon Roose (1977). Tab.2 – Slope classes and erosion sensitivity degrees, according to Roose (1977).
URL http://journals.openedition.org/geomorphologie/docannexe/image/12083/img-11.jpg
Fichier image/jpeg, 112k
Titre Fig. 10 – Carte de sensibilité à l’érosion hydrique en fonction de la pente. Fig. 10 –Water soils erosion sensitivity map according to the slope.
URL http://journals.openedition.org/geomorphologie/docannexe/image/12083/img-12.jpg
Fichier image/jpeg, 3,0M
Titre Tab. 3 – Classes de l’occupation du sol et degrés de sensibilité à l'érosion, selon Roose (1977). Tab. 3 – Land use classes and erosion sensitivity degrees, according to Roose (1977).
URL http://journals.openedition.org/geomorphologie/docannexe/image/12083/img-13.jpg
Fichier image/jpeg, 280k
Titre Fig. 11 – Carte de sensibilité à l’érosion hydrique en fonction de l’occupation du sol. Fig. 11 – Water soils erosion sensitivity map according to the land use.
URL http://journals.openedition.org/geomorphologie/docannexe/image/12083/img-14.jpg
Fichier image/jpeg, 1,0M
Titre Tab. 4 – Classes de matériaux géologiques et degrés de sensibilité à l'érosion attribués. Tab. 4 – Geological material classes and attributed erosion sensitivity degrees.
URL http://journals.openedition.org/geomorphologie/docannexe/image/12083/img-15.jpg
Fichier image/jpeg, 948k
Titre Fig. 12 – Carte de sensibilité à l’érosion hydrique selon l’indice d’érodabilité des matériaux géologiques. Fig. 12 – Water soils erosion sensitivity map according to the erodability index of geological materials.
URL http://journals.openedition.org/geomorphologie/docannexe/image/12083/img-16.jpg
Fichier image/jpeg, 1,1M
Titre Tab. 5 – Classes des pluies et degrés de sensibilité à l'érosion attribués. Tab. 5 – Rainfall classes and attributed erosion sensitivity degrees.
URL http://journals.openedition.org/geomorphologie/docannexe/image/12083/img-17.jpg
Fichier image/jpeg, 88k
Titre Fig. 13 – Carte de sensibilité à l’érosion hydrique en fonction de la pluie. Fig. 13 – Water soils erosion sensitivity map according to the rainfall.
URL http://journals.openedition.org/geomorphologie/docannexe/image/12083/img-18.jpg
Fichier image/jpeg, 840k
Titre Fig. 14 – Combinaison logique des facteurs de l’érosion hydrique. Fig. 14 – Logical combination of water erosion factors.
Légende A. Pluies ; B. Nature des formations superficielles ; C. Déclivité de la pente ; D. Mode d’occupation du sol ; E. Degré de sensibilité à l’érosion ; 1‑4. Classes de sensibilité croissante à l’érosion hydrique. A. Rainfall; B. Nature of surface deposit; C. Slope; D. Land use; E. Degree of sensitivity; 1‑4. Increasing water soil erosion sensitivity classes.
URL http://journals.openedition.org/geomorphologie/docannexe/image/12083/img-19.jpg
Fichier image/jpeg, 1,0M
Titre Fig. 15 – Carte de sensibilité multifactorielle à l’érosion hydrique. Fig. 15 – Water erosion multi factorial sensitivity map.
URL http://journals.openedition.org/geomorphologie/docannexe/image/12083/img-20.jpg
Fichier image/jpeg, 2,1M
Titre Fig. 16 – Quelques formes d’érosion dans le bassin versant de l’oued Zeddine. Fig. 16 – Some forms of erosion in the watershed of the wadi Zeddine.
URL http://journals.openedition.org/geomorphologie/docannexe/image/12083/img-21.jpg
Fichier image/jpeg, 1,1M
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Pour citer cet article

Référence papier

Sabah Touahir, Abir Asri, Boualem Remini et Hamoudi Saad, « Prédiction de l’érosion hydrique dans le bassin versant de l’oued Zeddine et de l’envasement du barrage Ouled Mellouk (Nord-Ouest algérien) », Géomorphologie : relief, processus, environnement, vol. 24 – n° 2 | 2018, 167-182.

Référence électronique

Sabah Touahir, Abir Asri, Boualem Remini et Hamoudi Saad, « Prédiction de l’érosion hydrique dans le bassin versant de l’oued Zeddine et de l’envasement du barrage Ouled Mellouk (Nord-Ouest algérien) », Géomorphologie : relief, processus, environnement [En ligne], vol. 24 – n° 2 | 2018, mis en ligne le 26 juin 2018, consulté le 19 juillet 2018. URL : http://journals.openedition.org/geomorphologie/12083 ; DOI : 10.4000/geomorphologie.12083

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Auteurs

Sabah Touahir

LGEE, École Nationale Supérieure d’Hydraulique et Université de Hassiba Benbouali Chlef – 09000 Blida, Algérie (s.berbache@ensh.dz, sabahber@yahoo.fr). Tél : +213 776 33 75 97.

Abir Asri

École Nationale Supérieure d’Hydraulique, Département d'Hydraulique Urbaine – 09000 Blida, Algérie (a.asri@ensh.dz).

Boualem Remini

Université Saad Dahleb Blida, Département des Sciences de l’Eau et de l’Environnement – 09000 Blida, Algérie (reminib@yahoo.fr).

Hamoudi Saad

Université Hassiba Benbouali Chlef, Département des Sciences et Sciences de l’Ingénieur – 02000 Chlef, Algérie (hamoudisaaed@yahoo.fr).

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Droits d’auteur

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