Introduction

1Dans la région du nord du Liban, spécifiquement dans le bassin versant d'El Bared, une interrogation fondamentale émerge quant à la relation entre les paramètres morphométriques et le débit fluvial (Douvinet et al., 2008) Cette région, soumise à des changements environnementaux rapides, nécessite une compréhension approfondie de la dynamique hydrologique et géomorphologique afin de mieux anticiper les risques liés aux inondations et à l'érosion des sols. Face à ces défis, il est crucial de déterminer comment les caractéristiques morphométriques du bassin versant influent sur le régime des cours d'eau, et vice versa, afin de proposer des mesures de gestion efficaces et durables des ressources en eau.

2L'objectif principal de cette étude est d'analyser la corrélation entre les paramètres morphométriques du bassin versant d'El Bared et le débit des rivières qui le traversent. Plus spécifiquement, la présente étude cherche à :

1. évaluer les paramètres morphométriques clés du bassin versant d'El Bared, tels que la longueur du cours d'eau, la pente, l'altitude, la forme du bassin et la densité du réseau de drainage,

2. analyser les données historiques du débit des rivières dans le bassin versant d'El Bared pour identifier les tendances et les variations saisonnières des précipitations,

3. examiner la relation entre les paramètres morphométriques et les régimes hydrologiques des cours d'eau afin de comprendre comment la géomorphologie influence la réponse hydrologique du bassin versant,

4. Ces objectifs, vise à fournir des informations précieuses pour la gestion intégrée des ressources en eau dans le bassin versant d'El Bared, en mettant en évidence les interactions complexes entre la géomorphologie du paysage et la dynamique hydrologique, et en proposant des recommandations pour une utilisation durable et une conservation efficace des ressources naturelles.

Présentation du site d’étude

3La région étudiée d’une superficie de 283,24 km² se situe au nord du Liban. Le district El-Miné Ed Danniyé et gouvernorat Akkar englobent 83,23% de la superficie du bassin (figure 1), le reste du bassin s’étend dans le district El Hermel. Le bassin présente une grande importance puisqu’il englobe 54 villages en pleine extension démographique et agricole.

4La rivière Nahr el Bared récolte les eaux des hautes montagnes d’altitudes atteignant les 2800 m (Mount Makmel, El Arbain, Masrah El Diab et Jouret El Qbabit), de la source Es-Soukkar rencontre l’affluent Nahr Abou Moussa venant du village de Qamouaa à Ayoun El Samak (figure 2) pour passer après dans les vallées du Caza du Sir Ed Danniyé pour enfin se jeter dans la mer Méditerranée. La zone étudiée se trouve limitée à l’ouest par la mer méditerranée, au nord par le bassin versant du Nahr Araqa, à l’est par le bassin versant de Nahr El Assi et au sud par le bassin versant du Nahr Abou Ali.

Topographie de la zone d’étude

5Le bassin versant de Nahr El-Bared, situé au nord du Liban, couvre une superficie de 283,24 km². Bien que le paysage soit principalement montagneux, il comprend quatre grands domaines géographiques distincts, allant de l'est à l'ouest (figure 3) : la plaine littorale de 0 à 200 m, la basse montagne de 200 à 600 m, la moyenne montagne de 600 à 1200 m et la zone d’altitude de 1200 à 2800 m.

6La plaine littorale se situe au-dessous de 200 m d’altitude. Cette plaine occupe 7,7% de la superficie totale du bassin versant Nahr El-Bared de direction NNE-SSW et de pente faible comprise entre 0 et 5 %. La zone littorale est caractérisée par une forte densité de population et comprend 9 villages. La culture intensive sous abris et les cultures d’agrumes, surtout à El-Mhammara, occupe une grande superficie. Au niveau de la côte, la surface cultivée diminue d’une année à l’autre sous l’effet de l’expansion démographique qui s’accentue considérablement surtout de part et d’autre de l’autoroute où se rassemblent les grands centres commerciaux.

7La basse montagne s'étend entre 200 et 600 mètres d'altitude et occupe 16,23 % de la superficie du bassin. Elle présente des pentes comprises entre 5 et 10 %. Le paysage y est accidenté et marqué par de nombreuses formations karstiques. De plus, la zone est caractérisée par la présence de forêts et la culture d'arbres fruitiers.

8La moyenne montagne s’étend entre 600 et 1200 m d’altitude et occupe une grande partie du terrain d’étude (40,58%) présentant une pente forte comprise entre 15 et 50%. Cette montagne se caractérise par la présence des forêts et des vergers de pommiers irrigués. Les sources les plus importantes dans le bassin versant El Bared coulent dans ce domaine (Nabaa Es-Soukkar, Sir Ed Danniyé, El Qsiem…). Les réseaux hydrographiques sont très denses. On y trouve le plus important aquifère au nord du Liban l’aquifère J4 du Sir Ed Danniyé, qui est menacé par une vulnérabilité aux risques de glissements et d’éboulements. En plus, la moyenne montagne englobe 23 villages caractérisés par une forte densité urbaine.

9La zone d’altitude s’étend de 1200 m jusqu’à le plus haut sommet dans le bassin versant Qalaat Aarouba (2834 m), et couvre 35,44% de la superficie du bassin versant, ou la pente est très forte (plus de 50%). Cette montagne est caractérisée par des accidents graves et par les hauts sommets (Qornet Es Sindyane 1828 m). Cette zone forme la frontière séparant le district El-Minyé- Ed Danniyé et le district Hermel. Le terrain de cette unité topographique est occupé par les forêts (El-Qammouaa, El-Azar, et cetera) et les terrains rocheux karstiques très développés.

Interactions topographie-hydrodynamique

12L'aquifère jurassique moyen (J4), situé dans la partie médiane du bassin du Nahr El-Bared, est caractérisé par une épaisseur de 1000 mètres, une karstification et une perméabilité élevée, ainsi qu'un affleurement important (107 km²). Alimenté par les précipitations, il dispose d'une grande capacité de stockage et de recharge grâce à son écoulement souterrain principalement orienté vers le sud-ouest et le nord-ouest.

13L'aquifère du Crétacé cénomanien-turonien (C4-5) est le plus grand aquifère du Mont-Liban. Il est fortement fracturé et karstifié, ce qui entraîne des coefficients d'infiltration élevés. Il est divisé en trois sous-aquifères, dont deux se trouvent à haute altitude (Bcharre-Ed Danniyé et El Qammouaa).

Matériel, données et méthode

14Dans cette étude, les logiciels ArcGIS Pro 3,2 ont été employés pour le traitement des images satellitaires Sentinel 2. Les données utilisées incluent les précipitations annuelles fournies par l’Institut libanais de recherche agricole (LARI), couvrant la période de 2010 à 2016 pour les cinq stations suivantes : El Abdeh, Sir Ed Dannieh, Sfireh, Fnaideq et Mechmech. Les données hydrométriques, avec une fréquence quotidienne, ont été obtenues auprès du Bureau officiel du Litani (ONL) et couvrent la période de 1999 à 2016. Les images Sentinel 2, avec une résolution de 10 mètres par pixel, ont été utilisées pour les années 2017, 2019 et 2023.

15La méthodologie de l’étude est divisée en trois parties principales.

Calcul des paramètres morphométriques

16La densité de drainage est utilisée pour comprendre comment le réseau de drainage influence la distribution spatiale de l'eau dans le bassin versant (Horton, 1932). Où A : superficie du bassin en km ² ; L_i : somme des longueurs des cours d’eau présents dans le bassin (km).

17La densité hydrographique est le rapport entre le nombre total de segments de cours d'eau à l'intérieur d'un bassin versant et la superficie de ce bassin. Cette mesure est utilisée pour comprendre la vitesse à laquelle l'eau est acheminée à travers le système hydrologique (Bentekhici, 2006). Où A : superficie du bassin en km ², N : nombre total de segments de cours d’eau.

18L’indice de Gravelius est utilisé pour évaluer l’efficacité d’un réseau de drainage ou d’un bassin versant, cet indice reflète la compacité du réseau de drainage en établissant le rapport entre le périmètre du bassin et la racine carrée de sa surface (Bendjoudi et et Hubert , 2002). Où KG : indice de Gravelius ; P : le périmètre du Bassin = 99,81 km ; A : Superficie = 283,24 km².

19Le profil en long de la cour d’eau est l'étude du profil longitudinal aide à comprendre la topographie du bassin versant et son influence sur la circulation de l'eau (Hack, 1973).

20Le facteur de forme est un paramètre morphométrique qui évalue la relation entre la longueur et la largeur du bassin versant. Il fournit des indications sur la géométrie générale du bassin, ce qui peut influencer la distribution spatiale des précipitations et l'écoulement de l'eau à travers le réseau hydrologique (Horton, 1932). Où A : Superficie du bassin (km²) ; L2 : Longueur du bassin (km).

21Le rapport de circularité est un indice morphométrique qui évalue le rapport entre la surface du bassin et la surface d’un cercle ayant la même circonférence que le périmètre du bassin (Miller,1953). Où Rc : Rapport de circularité ; A : Superficie du bassin (km²) ; P : Périmètre du bassin (km).

22Le rectangle équivalent est une représentation simplifiée de la forme du bassin versant, considérant la même superficie mais sous une forme rectangulaire. Ce paramètre morphométrique permet de simplifier la géométrie complexe du bassin pour faciliter l'analyse des processus hydrologiques (Roche, 1963). Où L : Longueur du rectangle équivalent (km).

23La pente moyenne est définie comme la moyenne des inclinaisons du terrain à l'intérieur du bassin versant. Elle est essentielle pour déterminer la vitesse d'écoulement de l'eau et, par conséquent, le bilan hydrique en influençant la rapidité avec laquelle l'eau traverse le bassin (Cartier et Leclerc, 1964). Où ΔH_max : La différence d'altitude entre le point le plus élevé et le point le plus bas du bassin versant (m). L : Longueur du thalweg le plus long du bassin versant(km).

24Le coefficient de torrentialité mesure la concentration des précipitations sur de courtes périodes de temps. Un coefficient élevé indique une concentration importante des pluies sur une période courte, ce qui peut avoir un impact significatif sur le bilan hydrique en influençant les processus d'infiltration et d'écoulement (Nadjla, 2006). Où CT : coefficient de torrentialité, Fi : fréquence de talwegs d’roder 1, Dd : Densité de drainage, Ni : nombre de talwegs d’ordre 1 A : superficie du bassin versant.

25Le temps de concentration est le temps nécessaire pour qu'une goutte d'eau qui tombe à l'amont du bassin versant atteigne le point de sortie. Il est un indicateur clé du temps de réponse du bassin aux précipitations, influençant ainsi le bilan hydrique en déterminant la rapidité avec laquelle le bassin réagit aux changements dans les conditions météorologiques (Dgacta, 1995). Où A : superficie du bassin en km ² ; L_p : longueur du Thalweg principal (km) ; H _moy hauteur moyenne du bassin (m) ; H _min plus basse du bassin (m), Ve : Vitesse d’écoulement(second).

26Le rapport de confluence est un nombre sans dimension qui exprime le développement d'un réseau de drainage dans une région donnée. Il peut varier en fonction de l'ordre considéré et est un élément important à prendre en compte pour faire des comparaisons entre différentes régions. Où Rc : rapport de confluence, Nn : nombre de cours d'eau d'ordre n, Nn+1 : nombre de cours d'eau d'ordre n+1.

27L’indice de couverture végétale mesure la proportion de la surface du bassin recouverte par la végétation. Il est important dans le bilan hydrique car la végétation affecte l'interception des précipitations, l'infiltration et l'évapotranspiration, jouant ainsi un rôle important dans la régulation du flux d'eau à travers le bassin versant.

Calcul du débit fluvial

28Pour le calcul de la puissance d’une crue, est utilisé le coefficient de pointe α et le coefficient de puissance de crue A de Meyer-Coutagne-Pandé (Coutagne, 1948).

29Le coefficient de pointe ά  est calculé à partir de la formule suivante, où ά : Coefficient de pointe ; Qr : Débit maximum ruisselé, Qmr : Débit moyen ruisselé. Plus ά est grand plus le point de crue est aigui.

30Le coefficient de puissance de crue est utilisé pour donner une idée sur les fortes variations de la puissance des crues extrêmes. La formule est la suivante, où A : coefficient de puissance de crue, Qm : Débit maximal en m³/s, S : Superficie du bassin versant en km².

31Pour estimer le volume du transport solide à l’échelle du bassin versant du Nahr El-Bared, est utilisé la formule de Tixeront (Tixeront et Berkoloff, 1957). Où A : Apport solide spécifique en tonnes/km²/an, E : écoulement en mm.

Calcul de l’évolution diachronique de l'occupation du sol

32Dans cette partie, une méthode pour extraire des informations sur l'occupation du sol à partir d'images satellites est présentée, structurée en plusieurs étapes clés. La première phase concerne la préparation des données, représentée par le téléchargement des images satellites Sentinel-2 pour les années 2017, 2019 et 2023. Une couche d'occupation du sol, fournie par le CNRS Liban pour l'année 2001, a été utilisée comme référence. Parallèlement, les objets à cartographier ont été identifiés selon une nomenclature spécifique. La seconde phase porte sur le traitement des données. Cette phase est caractérisée par l'application d'une classification supervisée basée sur la méthode de la vraisemblance maximale. Les données rasters obtenus ont ensuite été reclassifiées avant d'être converties en format vectoriel. Enfin, les surfaces et les géométries ont été calculées à partir des données vectorielles ainsi obtenues. Le processus aboutit à la génération d'une couche finale représentant l'occupation du sol, permettant ainsi d'analyser l'évolution diachronique de cette occupation sur les périodes étudiées (figure 6).

Résultats et discussions

Courbe hypsométrique

33La courbe hypsométrique fournit une vue synthétique du niveau d’élévation du bassin versant du Nahr El-Bared. Elle s’élève respectivement de la plaine littorale jusqu'à la haute montagne culminante à 2900 m (figure 7, tableau 1). Cette courbe représente la répartition de la surface du bassin versant en fonction de son altitude. Elle peut en outre servir à la détermination de la pluie moyenne sur un bassin versant et donne des indications quant au comportement hydrologique et hydraulique du bassin et de son système de drainage.

34La courbe hypsométrique montre que la courbe de niveau 1300 - 1400 m constitue la ligne qui divise la superficie du bassin en deux parties égales 20 % de la superficie du bassin versant se situe à des altitudes moins que 700 m. En plus, environ de 25% des terrains se situent entre 1200 et 1700 m. Comme la moitié du bassin se situe au-delà de 1300 m, le paramètre « pluviométrie » va être positivement influencé reflétant ainsi l’effet de l’élévation en relief. Ainsi l’évapotranspiration diminuera dans ces territoires induisant par contre une augmentation de la part de l’écoulement au niveau du bassin tout entier.

Tableau 1 : Les tranches de la courbe hypsométrique

Altitude en m	Superficie en km2	Superficie cumulée en km2	% de la superficie cumulée	% de la superficie
0-100	5,4	5,4	1,91	1,91
100-200	3,1	8,5	3,00	1,09
200-300	4,4	12,9	4,55	1,55
300-400	4,6	17,5	6,18	1,62
400-500	8,4	25,9	9,14	2,97
500-600	11	36,9	13,03	3,88
600-700	12	48,9	17,26	4,24
700-800	9,8	58,7	20,72	3,46
800-900	11	69,7	24,61	3,88
900-1000	13	82,7	29,20	4,59
1000-1100	16	98,7	34,85	5,65
1100-1200	16,5	115,2	40,67	5,83
1200-1300	14,5	129,7	45,79	5,12
1300-1400	14	143,7	50,73	4,94
1400-1500	17,5	161,2	56,91	6,18
1500-1600	19	180,2	63,62	6,71
1600-1700	18	198,2	69,98	6,36
1700-1800	20	218,2	77,04	7,06
1800-1900	19	237,2	83,75	6,71
1900-2000	15	252,2	89,04	5,30
2000-2100	7,2	259,4	91,58	2,54
2100-2200	7,2	266,6	94,13	2,54
2200-2300	5,24	271,84	95,98	1,85
2300-2400	3	274,84	97,03	1,06
2400-2500	1,6	276,44	97,60	0,56
2500-2600	2,4	278,84	98,45	0,85
2600-2700	2,5	281,34	99,33	0,88
2700-2800	1,4	282,74	99,82	0,49
2800-2900	0,5	283,24	100	0,18
Total	283,24			100

35Après avoir tracé la courbe hypsométrique, il est constaté que 80 % des stations pluviométriques se trouvent en dessous de la médiane de 50 % (altitudes entre 1300 m et 1400 m). Cette répartition a une influence sur le calcul de la quantité totale de précipitations dans le bassin versant, car il est généralement observé qu'une élévation de 100 m entraîne une augmentation de 40 mm des précipitations. De plus, la quantité de neige n’a pas été prise en compte en raison du manque de données disponibles (figure 8).

Analyse du paramètre morphométrique

36D'après l'analyse morphométrique, il a été observé que le bassin versant El Bared présente les caractéristiques suivantes :

37Le coefficient de Gravelius supérieur à 1 et la valeur du facteur de forme, qui diffère de celle d'un cercle, indiquent tous deux une forme allongée du bassin versant. Cet allongement est également confirmé par les ratios, où le rapport de Miller s'éloigne de 1 (forme circulaire) pour se rapprocher de 0,785 (forme carré), ce qui confirme que le bassin a une forme allongée.

38Le rectangle équivalent du bassin versant mesure 41,10 kilomètres de long et 6,97 kilomètres de large, sa longueur étant au moins six fois supérieure à sa largeur (tableau 2).

Réseau hydrographique 

39Le réseau hydrographique fait référence aux caractéristiques géographiques et physiques du Nahr El-Bared dans le bassin. Le bassin versant du Nahr El-Bared présente un réseau hydrographique peu développé. Sa configuration est fortement influencée par la géologie, le climat, la topographique du territoire (Awad, 2011). Les résultants de cette étude sont présentés dans le (tableau 3).

Pente

40La pente conditionne fortement le ruissèlement au niveau d’un bassin versant. Plus la pente est raide, plus le ruissèlement tend à être rapide et intense, cela est dû à la gravité, qui entraine l’eau vers le bas plus rapidement sur des pentes prononcées (figure 9, tableau 4).

Tableau 4 : Réparation des classes de pente du bassin versant El Bared

Classes de pente	Superficie (km2)	Superficie (%)
0-5	42,41	15
5,01-10	26,04	9,19
10,01-30	171	60,36
30,01-40	29	10,23
>40	14,79	5,22
Total	283,24	100

41Le tableau ci-dessus, tiré de la carte des pentes, montre la répartition du bassin versant en trois grandes zones de pente : une zone à pente très faible (moins de 5 degrés) qui représente 15 % de la surface du bassin versant, une zone à pente moyenne (de 5 à 30 degrés) qui couvre 60,36 % de la surface du bassin versant et une zone à pente forte (plus de 20 degrés) qui représente 15,45 % de la surface du bassin versant.

42Cette répartition montre que les pentes plus fortes favorisent un écoulement plus rapide du débit dans le bassin versant.

Rang du cours d’eau du Nahr El-Bared

43D’après la méthode de Strahler, le réseau hydrographique a un ordre 6 des cours d’eau du Nahr El-Bared ce qui correspond à une rivière simple dont le bassin versant devrait avoir une superficie entre 100 et 1000 km² (figure 10).

Rapport de confluence 

44Le rapport de confluence et ses dimensions expriment le développement du réseau de drainage. L’importance de ce rapport se vérifie par son indépendance de la surface du bassin, du relief, de la géologie et des précipitations. Il varie selon l’ordre suivant considéré, on remarque que le rapport de confluence le plus élevé est rencontré dans le bassin de forme la plus allongée et présentant une vallée étroite et raide (Awad, 2011). L’application de cette formule sur le cours du Nahr El-Bared montre une densité élevée pour le rang 3 car il faut 6,88 segments pour donner un range de 5 (tableau 5).

Tableau 5 : Rapport de confluence du Nahr El-Bared

Ordre	Nb de confluence	Rapport de confluence
1	960	/
2	179	5,36
3	26	6,88
4	7	3,71
5	2	3,5
6	1	2
Somme	1175

45L’activité végétative et le type du sol sont intimement liés et leurs actions combinées influencent singulièrement l’écoulement en surface. La forêt intercepte une partie de l’averse par sa frondaison. Elle exerce une action limitante importante sur le ruissellement superficiel. La forêt régularise les débits des cours d’eau et amortit les crues de faible et moyenne amplitude (figure 11). Étant donné l'importance du rôle joué par la forêt, sa présence est traduite par un indice de couverture forestière K :

Profil en long

46Le profil en long est mesuré le long du cours d'eau principal qui est représenté graphiquement par la variation altimétrique du fond du cours d'eau en fonction de la distance à l'embouchure. Sa pente augmente de l'aval vers l'amont prenant la forme d'une exponentielle (figure 12). De plus 32,21% de la rivière coule sur une surface inférieure à 200 m. Ce cours d’eau de 24 m de longueur se manifeste par deux branches qui drainent les deux zones amont et centrale de la rive droite. Quant à la rive gauche, le flux de Nahr Moussa Est drainé par ses deux affluentes l’Ouadi chaqiq alimenté par la source Ain Safsaf à 1650 m d’altitude et l’Ouadi Jhanamm, la principale source étant Nabaa Fnaideq à 1300 m d’altitude.

47Après un parcours au fond de la gorge profonde, Nahr Sir Ed Danniyé alimenté par la source de Nabaa Soukkar (1700 m d’altitude) draine la partie sud pour rencontrer Nahr El Moussa à une altitude de 800 m.

48La poursuite du profil en long du Nahr El-Bared montre une pente faible dans les 16 premiers kilomètres. La pente ne dépasse pas 1,87 %. Cette pente douce donne à l'eau le temps de s'infiltrer. Ensuite la pente augmente pour atteindre 15,3 % dans les hautes altitudes favorisant l’accélération de l’écoulement superficiel (tableau 6).

Tableau 6 : Valeur des pentes selon les différents niveaux du cours d'eau du Nahr El-Bared

Cours d’eau	Valeur de la pente du cours d’eau %	Pente du cours d’eau
Cours d’eau inférieur	1,87	Très faible
Cours d’eau moyen	4,2	Faible
Cours d’eau supérieur	15,3	Forte

Apports solides du cours d’eau 

49L’estimation des apports solides d’une rivière est utile pour l’évaluation du volume des sédiments qui seront stockés au cours des prochaines années dans les réservoirs (Charbel, 2012) et la quantité érodée sur le territoire étudié.

50Généralement deux modes de transport solide sont considérés : le transport solide par charriage et le transport solide en suspension. Les deux modes se différent par deux aspects essentiels : le premier cas où les matériaux solides se déplacent sur le fond à une vitesse inférieure à celle de l’écoulement, dans le deuxième cas, les matériaux qui étaient simplement charriés sont à leur tour mis en suspension.

51Pour estimer le volume du transport solide à l’échelle du bassin versant du Nahr El-Bared, la formule de Tixeront a été utilisée (Tixeront et Berkoloff, 1957), où A : Apport solide spécifique en tonnes/km²/a et E : Écoulement en mm.

52Les résultats de la formule de Tixeront (tableau 7) ne sont pas très représentatifs et peuvent nettement varier d’une formule à l’autre selon les paramètres pris en considération. Lorsque le bassin versant à une bonne condition mécanique et biologique (densité de la couverture végétale, stabilité du sol), la quantité d’apport solide est diminuée.

Tableau 7 : Apports solides selon la formule de Tixeront

Stations	Débits (m3/s)	Débits (mm)	Transport solide Tixeront (T/an/km2)
Embouchure	4,60	512,16	341
Meshmeshe	4,40	489,89	337,8
Tirane	3,83	426,43	328,13

53La turbidité est due à la présence de l’eau, de particules en suspensions minérales ou organiques, vivantes ou détritiques. Ainsi, plus l’eau est chargée en biomasse phytoplanctonique ou en particules sédimentaires, plus elle est turbide.

Crues exceptionnelles au bassin versant du Nahr El-Bared

55Le caractère torrentiel du régime du cours d’eau, la brutalité des précipitations, la raideur des pentes et la fonte du manteau neigeux ont souvent déclenché plusieurs crues le long du cours d’eau du Nahr El-Bared.

56Pendant toute la série d’observations de L’année hydrologiques (1999-2016), la crue la plus importante a été enregistrée en février 2005 (tableau 8). Les données relatives à cette crue montrent parfaitement son caractère agressif. Le débit de pointe, le 20 février 2005, enregistre la valeur de 83,39 m³/s, soit un débit spécifique de l’ordre de 294,4 L/s/km², avec une augmentation de 10,4 fois plus du débit moyen. En vingt-quatre heures, le débit journalier est passé de 3,4 à 83,39 m³/s, soit une augmentation de 24,52 fois.

Tableau 8 : Date des collections des dix premières crues

Date	Débits m3/s	Débits Mm3/j	% par rapport à la moyenne de l’année
20/2/2005	83,39	7,20	34
22/2/2005	64,14	5,54	26,50
8/3/2005	41,71	3,60	17,47
11/12/2005	35,50	3,06	11,66
15/2/2001	35	3,02	37,75
12/12/2003	33,21	2,8	10,67
4/4/2003	32,07	2,7	10,28
5/4/2003	31,65	2,73	10,40
2/1/2013	30,10	2,6	18,04
4/4/2002	28	2,41	17,94

57Les débits maximums mettent en valeur la surabondance hivernale, où on peut enregistrer des masses d’eau très importantes qui peuvent être véhiculées par ces oueds en un temps très court. Le tableau 9 montre que, sur les 17 crues enregistrées lors de la période (1999/2016), 3 ont eu lieu en décembre ; 1 en janvier ; 5 en février ; 4 en mars ; 2 en avril et 2 en mai. Les mois de février et mars produisent le nombre le plus élevé. L’influence de la pluie est bien marquée, celle de la fonte des neiges se déroule au mois d’avril.

58La classification des crues tient compte des types climatiques ou régionaux des régimes fluviaux de la surface du bassin et de la topographique. En fonction de la surface réceptrice, un critère de classement permettant de distinguer un certain nombre de types de crue, définies par leur puissance, a été cherché. Le coefficient de la puissance de crue A de Meyer- Coutagne- Pandé a donné plusieurs résultats de la classification des crues dans le monde. Par exemple, dans les pays d’européens, lorsque A est inférieur à 60, la crue est médiocre et si A est supérieure à 60, la crue est forte. Le bassin versant du Nahr El-Bared de caractéristiques géologiques (jurassique et crétacée) et morphométriques (topographie accidentée, forme allongée), correspond à une crue médiocre. En comparant les résultats du coefficient de la puissance de crue A dans notre bassin avec les résultats du Nahr El-Jaouz étudié par Awad 2011, il a été remarqué que les résultats sont très semblables.

Tableau 9 : Coefficient de crues et de puissance des plus fortes crues annuelles du Nahr El-Bared

Années	Jour	Mois	Débit annuel m3/s	Plus fortes crues m3/s	Coefficient de point ά	Coefficient de la puissance de crue A
99-00	5	Avril	1,848	6,500	3,51	0,38
00-01	15	Février	3,466	35	10,09	2,07
01-02	4	Avril	5,133	28	5,45	1,66
02-03	11	Décembre	10,016	35,506	3,54	2,10
03-04	6	Mars	6,634	35,075	5,28	2,08
04-05	20	Février	8,079	83,391	10,32	4,94
05-06	16	Décembre	5,010	22,744	4,53	1,35
06-07	26	Février	4,335	21,538	4,96	1,27
07-08	10	Mars	2,431	15,426	6,34	0,91
08-09	5	Mai	3,510	15,716	4,47	0,93
09-10	17	Mai	3,296	3,818	1,15	0,22
10-11	14	Décembre	3,407	14,371	4,21	0,85
11-12	8	Février	5,290	12,948	2,44	0,76
12-13	2	Janvier	5,492	30,106	5,48	1,78
13-14	26	Février	2,729	8,093	2,96	0,48
14-15	3	Mars	4,662	9,711	2,08	0,57
15-16	17	Mars	2,912	10,458	3,59	0,62
Moyenne	/	/	4,60	22,84	4,72	1,35

Relation pluie-débit 

59Il existe différentes méthodes pour l’étude de la relation pluie-débit. Ces dernières sont essentiellement conditionnées par les données météorologiques et hydrologiques et le but recherché qui visera la détermination de la vitesse de réponse du Nahr El-Bared à la pluviométrie.

60On prend la charge de déterminer par jour la durée de la réponse pluie-débit, et on dénombre les facteurs suivants : les jours de la période pluvieuse, les jours où se crée la pointe de crue après le déclenchement de la pluie, et les jours où se crée la pointe de crue après le jour le plus pluvieux de la période pluvieuse.

61Les points de crue se produisent donc après 3 jours et quelques heures. Les jours que prennent les crues à se produire après la forte pluie sont en moyenne de 6 jours mais quelques crues se créent au même jour que la forte pluie (tableau 10).

62La plus forte pluie n’a pas engendré la plus forte crue. Au contraire, les plus fortes crues se font après des pluies généralement habituelles. Ces crues seront reliées à d’autre facteurs climatiques surtout la température et le vent Khamsin.

Tableau 10 : Caractéristiques de crue durant les années 2011-2013

No	Date de pointe de crue	Pointe de crue m3/s	Jours après le début de pluie	Pluie totale (mm)	Jours de pluie	Plus forte pluie (mm)
1	13/11/2011	1,76	4	16,2	2	15
2	18/11/2011	2,02	2	26,2	5	13,4
3	17/12/2011	6,01	5	51,4	4	30
4	26/12/2011	6,66	2	73,4	4	40,8
5	4/2/2012	8,27	1	284,2	31	25,8
6	7/2/2012	8,8	0	78	6	27,8
7	18/2/2012	8,19	1	75,6	6	17,4
8	13/3/2012	11,57	7	64,4	6	19,8
9	18/3/2012	13,50	0	76,4	6	41,2
10	16/4/2012	14,07	3	32,6	12	6,2
11	19/11/2012	62,64	7	88,8	6	36
12	22/11/2012	6,15	0	17,22	7	8,2
13	3/12/2012	5,76	0	140,4	9	49,4
14	2/1/2013	18,25	4	70	7	27,4
15	8/1/2013	14,72	1	126,8	9	15,2
16	31/1/2013	10,82	0	123,2	9	67,6
17	12/2/2013	10,42	1	131,4	13	30
18	14/4/2013	9,69	3	253	25	23,8
Somme	/	219,3	/	1729,22	/	495
moyenne	/	12,18	2,27	96,06	9,27	27,5

63L’analyse de la figure 15 montre une fluctuation entre la pluviométrie à la station Fnaideq et le débit à la station Meshmesh. Pour le mois d’octobre, la hauteur d’eau précipitée est nettement supérieure à la lame d’eau écoulée. Le débit du cours d’eau en ce mois est toujours alimenté par la réserve du réseau karstique de la moyenne et de la haute montagne. Le temps de réponse entre l’arrivée de la lame d’eau précipitée et sa sortie au niveau des exutoires des systèmes hydrologiques est lent à cause de l'infiltration et la percolation représentent des processus par lesquels une partie de l'eau précipitée s'infiltre dans le sol. Ce phénomène prend du temps car l'eau doit traverser différentes couches de sol et de roches avant d'atteindre les nappes phréatiques ou de recharger les cours d'eau. La topographie et la végétation d'un bassin versant influencent également la vitesse de déplacement de l'eau. Dans le bassin versant d'El Bared, la forme montagneuse ralentit l'eau en raison des obstacles naturels, tandis que la végétation et la couverture forestière retiennent l'eau et ralentissent son écoulement. Les infrastructures humaines, telles que les barrages (comme celui de Birssa), les réservoirs et autres structures hydrauliques, jouent également un rôle important en ralentissant le mouvement de l'eau vers les exutoires. Ces structures retiennent l'eau pour la gestion des ressources, l'irrigation ou la production d'énergie hydroélectrique, comme à l'usine d'El Bared à Ouyon Al Samak. De plus, les systèmes géologiques du bassin versant permettent à l'eau précipitée de pénétrer dans des systèmes de drainage souterrains où elle se déplace beaucoup plus lentement que sur la surface, incluant des aquifères ou des réseaux de grottes. Cette relation traduit le retard de la réponse du bassin envers la pluie et donne une importance aux précipitations neigeuses et à l’infiltration-résurgence des eaux précipitées. Pour le mois d’Avril, la hauteur d’eau précipitée est nettement inférieure à la lame d’eau écoulée à cause de la fonte de neige (le vent Khamasin), tandis que pour les mois de juillet et août (période d’étiage) les précipitations sont presque nulles, ceci est un effet sur la valeur du débit (figure 16).

64La particularité du climat méditerranéen est bien démontrée par les caractéristiques indiquées dans le tableau 11. Pendant 6 mois allant de mai jusqu’à octobre, la part de la pluviométrie ainsi que celle du débit est environ 27,93 % du total. Cette période est considérée comme un épisode sèche. Par contre, les autres mois se diffèrent par l’abondance des précipitations et ensuite par le ruissellement (tableau 11).

Tableau 11 : Pluviométrie et débits moyens des mois humides et secs ( 6 années 2010-2016)

	Pluviométrie moyenne Mm3	Pluviométrie %	Débit moyen Mm3	Débit %
6 mois pluvieux	254,67	82,57	92,57	72,04
6 mois secs	53,73	17,42	35,89	27,93
Total	308,41	100	128,37	100

65La figure 17 montre que la diminution du débit ne se fait pas proportionnellement avec les précipitations. La diminution de ces dernières est plus lente que celle des débits. Lorsque les précipitations diminuent jusqu’à la moitié, le débit est réduit au-delà de 2,5 fois. Ces résultats évoquent l’influence du nombre de jours de pluie sur la recharge de la nappe et sur le ruissellement. En outre, avec une pluviométrie forte, la nappe n’arrive pas à entreprendre toute la quantité et par la suite le déficit de l’infiltration se traduit par l’évacuation à travers le ruissellement et les sources de trop pleins. Dans ce contexte, les années à faible pluviosité montrent un débit proportionnellement plus faible. On s’aperçoit que l’infiltration entreprend une grande majorité des précipitations (Awad, 2011). La répartition des pluies durant chaque année semble avoir un rôle déterminant sur le rapport pluie-débit et donc sur le bilan. En fait, les pluies relativement faibles et espacées augmentent la quantité de l’évaporation en faveur de l’infiltration parce que l’eau de pluie s’évapore avant de s’infiltrer. Par contre les fortes pluies accentuent l’infiltration et rendent plus efficaces les eaux précipitées.

66L’analyse des relations pluie-débit est incontournable pour obtenir des informations pertinentes sur les réponses hydrologiques du bassin versant. Les résultats obtenus sur le transfert des écoulements, le débit, le coefficient d’écoulement et les temps caractéristiques laissent appréhender le fonctionnement hydrodynamique du bassin versant de Nahr El-Bared.

67Dans le cas de l’aquifère karstique, la karstification organise progressivement les écoulements et les systèmes de drainage. Les effets de ce système sur le fonctionnement du système karstique sont les suivants :

• la séparation des fonctions transmissives et capacitaires contrairement au système granulaire,

• l’apparition de très forts contrastes de perméabilité responsables de discontinuités hydrauliques, selon l’état de recharge de la zone noyée, ce qui rend l’aquifère karstique non fonctionnel,

• l’écoulement libre, existence de vitesses d’écoulement souterrain très rapides – quelques centaines de m/h (Lopez, 2009),

• la variabilité spatiale et temporelle considérable des caractéristiques physiques et hydrauliques du milieu, aussi bien dans la zone noyée que dans la zone d’infiltration,

• l’observations en forages souvent sans rapport avec les caractéristiques d’ensemble de l’aquifère,

• l’analyse du débit du Nahr el Bared reflète une courbe de tarissement dont la décroissance du débit se fait de manière exponentielle, de plus en plus lentement. Le débit est la réponse des précipitations liquides et neigeuses mais selon des répliques décalées d’un mois ou plus. La fonte de neige prolonge l’écoulement et raccourcit le tarissement sévère du cours d’eau. Nahr El Bared reçoit les eaux des aquifères durant la période de tarissement. L’analyse des crues et surtout celles de pointes durant une série de quinzaine d’années clarifie le fonctionnement du bassin et la réponse du cours d’eau.

L’impact de changement de l’occupation du sol sur le régime hydrique du bassin versant El Bared et la gestion durable des ressources

68La relation entre les changements dans l'occupation du sol et la gestion durable des ressources en eau est important, car l'utilisation des terres influence directement la quantité, la qualité et la disponibilité des ressources en eau. Les impacts observés dans le bassin versant d'El-Bared sont les suivants :

69L'analyse des changements dans l'occupation du sol dans le bassin versant d'El-Bared au Liban, entre les années 2001 et 2023, révèle une expansion significative des zones urbaines, particulièrement marquée entre 2019 et 2023. La surface urbaine est passée de 2,27 % en 2001 à 18,99 % en 2023. Cette augmentation a un impact notable sur le cycle de l'eau, en réduisant l'infiltration de l'eau dans le sol et en augmentant le ruissellement, ce qui limite la recharge des nappes phréatiques.

70La diminution des champs ouverts est également observée. Les zones de culture de plein champ et de culture de plein champ en grandes surfaces montrent une réduction de leur étendue, suggérant une diminution des terres agricoles disponibles. Cette diminution a un impact sur la qualité de l'eau, car la pollution diffuse issue des pratiques agricoles intensives, l'utilisation excessive de pesticides et d'engrais, ainsi que l'urbanisation incontrôlée, entraîne un ruissellement de polluants vers les cours d'eau et les nappes phréatiques, dégradant ainsi la qualité de l'eau.

71L'agriculture couvre encore une grande partie du bassin versant, représentant 60 % de la superficie totale. De plus, le défrichement des terres et la déforestation augmentent l'érosion des sols, ce qui accroît la sédimentation dans les cours d'eau et peut réduire la capacité des réservoirs. Les fluctuations de la couverture forestière sont notables : bien que certaines zones aient connu une augmentation de la couverture forestière en 2019, d'autres ont subi une déforestation, avec une diminution de la surface forestière de 35,85 % en 2001 à 16,95 % en 2023.

72En revanche, la catégorie « plan d'eau » reste relativement stable, indiquant une constance dans les corps d'eau du bassin versant (figure 18 et 19, tableau 12).

Tableau 12 : État de l’occupation des terres dans le territoire du bassin versant El Bared pour les périodes 2001, 2017, 2019 et 2023

Nom	Sup en km2 2001	%	Sup en km2 2017	%	Sup en km2 2019	%	Sup en km2 2023	%
Plan d’eau	0,21	0,07	0,27	0,10	0,33	0,12	0,32	0,11
Culture de plein champ en grandes surfaces	168,92	59,64	170,71	60,27	166,05	58,62	170,00	60,02
Roche nue	1,98	0,70	10,02	3,54	9,89	3,49	10,15	3,58
Sol nu	4,16	1,47	2,35	0,83	1,26	0,45	1,00	0,35
Tissue urbain dense	6,42	2,27	44,37	15,67	46,00	16,24	53,78	18,99
Forêt	101,54	35,85	55,52	19,60	59,71	21,08	48,00	16,95
Total	283,24	100	283,24	100	283,24	100	283,24	100

Les éléments clés d’un plan d’aménagement de gestion d’eau

74Le plan suivant a été élaboré dans le cadre de la gestion durable des ressources en eau et présente plusieurs actions prioritaires pour assurer une utilisation optimisée de l’eau tout en protégeant l’environnement. Voici les principaux axes de ce plan :

751. Système de ressources en eau : les principales sources d'eau du bassin sont les sources karstiques, les rivières et les puits. Ces éléments sont fondamentaux pour comprendre la dynamique hydrologique du bassin. Il est nécessaire de protéger et de définir un périmètre de protection en utilisant une méthode multicritère, en réalisant une carte d’aléa de la pollution (Dorfliger et al., 2004).

762. Selon la loi de l’eau promulguée en 2020 par l’État libanais, article 6 du décret 192, les acteurs principaux de la mise en œuvre de ce plan doivent être l’Établissement des Eaux du Liban Nord et le Ministère de l’Électricité et de l’Eau.

77Selon la loi de l’eau promulguée en 2020 par l’État libanais, article 6 du décret 192, les responsabilités de ces acteurs seront multiples :

• Aménagement de la demande en eau : le plan préconise mettre en place des stratégies pour une gestion plus rationnelle de la demande en eau. Il s’agit d’optimiser l’utilisation de cette ressource précieuse afin de réduire les pertes et le gaspillage. Les mesures incluent des campagnes de sensibilisation destinées aux particuliers, aux entreprises et aux exploitations agricoles, accompagnées de recommandations spécifiques pour chaque secteur d’activité.

• Amélioration de l’assainissement des eaux usées : une autre priorité du plan doit être le traitement adéquat des eaux usées pour minimiser leur impact environnemental. Cela implique le renforcement des infrastructures de traitement, comme les stations d’épuration, ainsi que la modernisation des installations existantes pour assurer une meilleure qualité de l’eau traitée avant son rejet dans le milieu naturel.

• Surveillance de la qualité et de la quantité de l’eau : les systèmes de suivi régulier de la qualité et de la quantité des ressources en eau devraient être mis en place. Ces mesures permettront d’identifier rapidement toute contamination ou toute baisse anormale du niveau d’eau, garantissant ainsi une réponse rapide aux problèmes de pollution et de pénurie

• Adoption d’une approche intersectorielle : la gestion de l’eau devrait être intégrée dans d’autres domaines, tels que l’éducation et l’environnement, pour une approche globale. Ce concept intersectoriel vise à sensibiliser la population aux bonnes pratiques et à la conservation de l’eau, tout en encourageant une collaboration entre les différents acteurs (ONU, 2012).

• Développement de la culture du risque : le plan devrait également mettre l’accent sur la sensibilisation de la population aux risques liés aux pénuries d’eau et aux catastrophes naturelles. Des programmes de formation et d’information seront lancés pour mieux préparer les citoyens face à ces risques (Lolive et Okamura, 2016).

783. Protection de Environnement : le volet environnemental de ce plan propose plusieurs actions visant à préserver les écosystèmes aquatiques et terrestres, à réduire les impacts des activités humaines et à restaurer les cours d’eau. Par exemple, les zones naturelles d’expansion de crue devraient être identifiées et protégées pour prévenir les inondations. En parallèle, la restauration des berges et des lits des rivières vise à rétablir leur hydromorphologie naturelle, ce qui permet de renforcer la biodiversité et de préserver les habitats aquatiques.

794. Méthodes de mise en œuvre : le plan s’appuie sur plusieurs méthodes pour garantir l’efficacité de ces actions. La méthode multicritère appliquée en milieu karstique, notamment par le biais de systèmes d’information géographique (SIG), permettrait d’évaluer la vulnérabilité des ressources en eau souterraine. Des études de délimitation des aires d’alimentation des captages devraient être également prévues pour définir les périmètres de protection autour des sources d’eau potable, afin de limiter les risques de contamination (Dorfliger et al., 2004).

80La croissance rapide de la population de 58 385 habitants en 1994 jusqu’à 113 062 habitants en 2019 (figure 21), l'expansion urbaine et le développement économique ont accru la demande en eau, entraînant une baisse des débits des sources karstiques et compliquant l'approvisionnement. Cette situation est aggravée par la fragmentation des rôles institutionnels et le manque de coordination des politiques sectorielles, notamment entre l'agriculture, l'énergie et l'environnement. La mise en œuvre de la GIRE permettrait de mieux planifier et d'utiliser de manière durable les ressources en eau, en prenant en compte les dynamiques locales et les besoins spécifiques de la population.

81Les variations saisonnières de la population, liées aux déplacements saisonniers, exercent une pression supplémentaire sur les ressources en eau spécifiquement en été. La figure 22 exprime l’augmentation de la population dans le bassin versant du Nahr El-Bared entre l’été et l’hiver 2019. Il est relié à l’augmentation accrue de la demande en eau. Ce graphique permet de montrer que la population a augmenté pendant l’été deux fois plus que l’hiver surtout dans le village Sir Ed Danniyé, centre administratif et économique du district El-Minyé -Ed Danniyé. Cette différence réapparaît pendant transition saisonnière est due en raison de l’exode d’une partie de la population en hiver pour travail dans les villes (Tripoli) et le retour aux villages montagneux en été pour échapper à la température élevée sur les côtes. Cette variation du nombre d’habitants joue un rôle important sur l’augmentation de la demande en eau pour répondre aux besoins domestiques et agricoles de la forte densité de population.

Conclusion

82Le bassin versant El Bared présente une forme allongée, caractérisée par une distribution spatiale optimale des flux d'eau de surface. Cette configuration facilite un écoulement plus uniforme des eaux vers l'exutoire. Étant donné que toutes les parties du bassin sont à une distance égale du point de sortie, le flux d'eau tend à se répartir de manière homogène, réduisant ainsi les risques d'accumulation d'eau et la formation de zones stagnantes. De plus, cette disposition minimise les écoulements concentrés, favorisant ainsi une répartition plus équilibrée de l'eau dans le paysage.

83Cette structure offre également une meilleure possibilité de gestion des ressources en eau. Elle permet une évaluation plus précise des besoins en irrigation, de la capacité de stockage d'eau, ainsi que des impacts potentiels des activités humaines sur le débit et la qualité de l'eau. En résumé, le bassin versant El Bared présente des avantages significatifs en termes d'écoulement et de régulation des précipitations. Sa configuration favorise une distribution plus uniforme de l'eau à travers le paysage, ce qui contribue à réduire les risques d'érosion, d'inondations et de sécheresse, tout en facilitant la gestion durable des ressources en eau dans la région.

84L'analyse des données de débits et de précipitations montre des variations saisonnières significatives entre la pluviométrie et le débit d'eau dans la région étudiée. En octobre, les précipitations excèdent largement le débit d'eau, principalement alimenté par les réserves des montagnes. Le délai de réponse entre les précipitations et leur évacuation par les exutoires des systèmes hydrologiques est important, mettant en évidence l'impact des précipitations neigeuses et de l'infiltration des eaux. En avril, les précipitations sont moins abondantes en raison de la fonte des neiges, tandis qu'en juillet et août, elles sont presque inexistantes, entraînant une diminution du débit. Ces résultats reflètent la nature du climat méditerranéen, caractérisé par une période sèche de mai à octobre, au cours de laquelle la pluviométrie et le débit d'eau représentent une part relativement faible du total. Les autres mois se distinguent par des précipitations plus abondantes et un ruissellement plus important.

85Les observations effectuées sur une période allant de 1999 à 2016 ont révélé la récurrence des crues le long du cours d'eau du Nahr El-Bared, attribuable au caractère torrentiel du régime du cours d'eau, à l'intensité des précipitations, à la pente abrupte du terrain et à la fonte du manteau neigeux. Parmi ces événements, la crue la plus significative a été enregistrée en février 2005, illustrant clairement sa nature agressive. Cette crue s'est caractérisée par un débit de pointe exceptionnel de 83,39 m³/s le 20 février 2005, représentant une augmentation de 10,4 fois par rapport au débit moyen, avec un débit spécifique atteignant 294,4 L/s/km². En seulement vingt-quatre heures, le débit journalier est passé de 3,4 à 83,39 m³/s, soit une augmentation de 24,52 fois. L'analyse des données a permis de déterminer deux coefficients de puissance de crue, mettant en lumière l'ampleur des crues hivernales, principalement observées en février et en mars. La classification des crues, basée sur les caractéristiques géologiques et morphométriques du bassin versant, indique une intensité modérée pour le Nahr El-Bared, en accord avec les résultats obtenus pour d'autres cours d'eau similaires. Ces conclusions soulignent l'importance de comprendre et de caractériser les crues pour mieux gérer les risques associés aux phénomènes hydrologiques extrêmes.