La prédiction du comportement hydrologique du
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1. article le bassin Avwage Le bassin Awage a une superficie de 320 km il est caract ris topographiquement par deux parties une partie montagneuse en amont avec une altitude de 1500 2800 m et une partie constituant la vall e en aval avec une altitude de 600 1400 m La g omorphologie est de quatre types volcanique affect e par l rosion s dimentaire relief accumulatif et perturb e par l homme JICA 1997 Le r seau hydrographique du bassin est constitu de deux ruisseaux le Sibrani et le Ginani qui se rejoignent pour former la rivi re Awage Fig 1 RARE Fr et is Py u nh i LE f 4 d Ain Sieh Je porkip ma rai 2 ke LE nt i AMn he AlSSe wu Foimrasigoe 9 4 5 p3 1o osiometsrs Fig 1 Sch ma du bassin Awage avec le Sibrani et le Ginani les sources et les chefs lieux ainsi que les sous bassins Arneh Beit Jin Beit Tima et Om Sharatit 70 Ammar Taha amp Wael Mualla Les pr cipitations dans le bassin Awage ont lieu particuli rement en p riode hivernale avec une moyenne annuelle de 800 mm en montagne et 250 mm en vall e La temp rature moyenne mensuelle de 25 C en juillet et diminue jusqu 5 C en janvier L humidit relative est gale 75 en hiver et 45 en t et l vaporation mensuelle est de 270 mm en t et 50 mm en hiver Nous avons divis le bassin Awage en sous bassins Fig 1 deux montagneux Beit Jin 50 km2. de la v g tation ct la proportion de surface imperm able sont tudi es pour d terminer leurs r les dans le fonctionnement du bassin Les r sultats sont analys s comment s et critiqu s Mots clefs averse bassin versant crue hydrogramme modlisation nappe phratique ressources en eau surface impermable Key words storm catchment flood hydrograph modelling aquifer water resources impermeable area INTRODUCTION Depuis longtemps les hydrologues s int ressent la mod lisation pour tudier le comportement hydrologique des bassins versants Dans notre tude nous allons utiliser le mod le WMS Watershed Modelling System qui est d velopp l universit Brigham Young WMS Hydro 1999 BOSS 1998 HEC Overview Guide 1990 Boss International 1998 Ce mod le est largement utilis i e l am nagement du bassin Black River la mod lisation du bassin Cedar Crack r alis e par l arm e am ricaine apr s les inondations de Mississipi l tude du bassin urbain American Fork et du bassin Alpine Utah la rivi re Sava en Croatie La situation g ographique du bassin Awage en l occurrence son voisinage avec Damas quatre millions d habitants donne cette tude une importance Nous citerons titre d exemple l tude statistique r alis e par le DGIBA 1978 1990 pour l am nagement du bassin estimant un manque d eau gale 348 mm an l tude russe 198
3. FEG l i BG Fig 2 Le r seau triangulaire g n r dans le bassin Awage La pr diction du comportement hydrologique du bassin Awage en utilisant le mod le WMS Tableau 1 Caract ristiques morphologiques des bassins Arneh Beit Jin et Beit l ima 7l Jiem Unit Arneh Beit Tima Beit Jin Superficie km 38 5 52 0 50 0 179 Pente moyenne 18 16 15 5 Altitude moyenne m 1890 1 1611 7 1695 7 1020 0 Longueur du bassin km 8 6 13 0 11 7 9 5 P rim tre du bassin km 30 0 40 1 34 4 61 4 Superficie nord sud 0 0 49 51 18 82 35 65 25 75 Longueur du lit km 0 3 10 8 5 5 18 0 Pente du lit OS 3 9 17 1 6 Longueur moyenne de km 2 8 1 5 1 8 2 1 l coulement superficiel Coefficient de forme mil mil 1 92 3 25 2 72 0 5 Coefficient Tortuosit mm 0 03 0 83 0 47 2 18 Longueur max d coulement km 9 0 14 6 15 1 24 5 Tableau 2 R partition spatiale de la v g tation dans le bassin Awage Type de v g tation Proportion Om Sharatit Autre sous bassin Forels 4 7 Basse v g tation 35 31 Agricole 30 27 Urbaine 31 35 averse avec une p riode de retour 7 ans et Rationnel mod le simple utilis souvent dans l hydrologie urbaine Notons que le WMS est un mod le d averse qui n int gre pas la variation de l humidit du sol pendant une simulation il ne refl te totalement pas les quations de Saint Venant dans le calcul du d bit de crue et il calcule les r servoirs par la technique Pulse qui convient bien au
4. d veloppement urbain dans le bassin Nous avons suppos une augmentation de surface imperm able de l ordre de 10 apport e chacun de sous bassin Cette augmentation provoque un fort changement dans l hydrogramme de crue Nous remarquons sur Fig 5 que le d bit de pic pour Beit Jin et Beit Tima devient 12 fois plus important par contre pour Om Sharatit seulement six fois En plus la modification de la surface imperm able a provoqu une inclinaison inverse dans la forme de l hydrographe pour Om Sharatit et en cons quence dans la forme de Phydrogramme du bassin Awage CONCLUSION Cette tude justifie les deux types de fonctionnement dans le bassin Awage en amont montagneux et en avale vall e Le d bit sp cifique en amont est inf rieur celui en aval bien que la pr cipitation soit sup rieure en amont Par ailleurs le type de v g tation participe activement la gen se des coulements avec une augmentation du d bit de crue de l ordre de 2 6 fois La proportion de la surface imperm able dans le bassin joue aussi un r le essentiel une augmentation de 10 de la surface imperm able provoque une multiplication par six du d bit et une modification de Phydrographe Ceci met en vidence les cons quences hydrologiques et cologiques de l am nagement du bassin en zones semiarides La modification des caract ristiques g omorphologiques du bassin Awage d veloppera l coulement de surface en augmentant l va
5. et Arneh 38 5 km un dans la vall e Om Sharatit 179 km et un sans tendance Beit Tima 52 km Pr sentation du mod le WMS Le mod le peut d finir le domaine utilisant soit le R seau Triangulaire Irr gulier TIN soit le Mod le Num rique de Terrain ou bien le Syst me d Information G ographique Nous avons utilis le TIN avec un r seau triangulaire Fig 2 Le Tableau 1 pr sente les param tres morphologiques calcul s par le mod le WMS Ces param tres jouent un r le important dans la formation des hydrogrammes Nous remarquons dans ce tableau que la pente moyenne du bassin Om Sharatit 5 est inf rieure celles des autres bassins 15 comme nous l avons d fini auparavant La forme des bassins a une tendance s orienter vers le sud l exception de Arneh qui n a pratiquement pas de tendance Nous remarquons aussi une grande variation dans Paltitude des bassins Arneh Beit Tima Beit Jin 1600 1900 m et celui de Om Sharatit 1020 m Nous remarquons ainsi que la longueur du lit pour Arneh est relativement petite 0 3 km par rapport celle de Om Sharatit 18 km Le mod le WMS contient plusieurs proc dures hydrologiques qui sont HEC 1 traitant le bassin comme un syst me interconnect de composants hydrologique et hydraulique pour le calcul de ruissellement TR 20 qui est un mod le d averse base physique faisant l valuation hydrologique NFF calculant le d bit de crue d une be
6. type de r servoirs vidange en aval Dans notre tude nous avons utilis la proc dure HEC d duisant la pluie efficace et utilisant l hydrographe unitaire Le Tableau 2 pr sente la proportion des types de v g tation dans le bassin Awage Le sol consid r est du type B avec une humidit initiale de type AMC H Le CN initialement consid r est gal 70 pour Om Sharatit et 65 pour les autres bassins Le temps de retard a t calcul par l quation de Tylor avec m 0 53 La validation du mod le a t effectu e et les param tres optimis s sont ensuite consid r s dans la simulation des bassins RESULTATS ET DISCUSSION Nous avons calcul l hydrogramme r sultant d une averse gale 30 mm pendant 24 h pour tout les sous bassins La Fig 3 montre les d bits sp cifiques calcul s pour les sous bassins Arneh Beit Jin Beit Tima et Om Sharatit Nous constatons dans cette figure que les d bits sp cifiques des deux sous bassins Beit Tima et Beit Jin sont 72 Ammar Taha amp Wael Mualla 7 Arnzh P Beit Jin F N Beit Tima e f h m Sharat t f es d Y i E t ee f Pa ks s A f i ES E F if E ENAN a 43 N x N E A WIN D Ne Le F Le ne us ET Rs a a a a a nee ae a 20 49 t 80 100 Temps fheures Fig 3 D bit sp cifique des bassins Arneh Be t Jin Beit Tima et Om Sharaut parfaitement superpos
7. 4 bas e sur le calcul du taux d infiltration pr voyant 80 cm an de baisse du niveau de la nappe phr atique l tude hydrog ologique de ACSAD 1998 estimant un apport d eau souterrain de 250 430 mm an et l tude r alis e par JICA 1997 La pr diction du comportement hydrologique du bassin Awage en utilisant le mod le WMS 69 2000 bas e sur un mod le de stockage synth tique montrant une baisse de Ia nappe phr atique d environ un m tre par an avec une consommation annuelle d eau sup rieure l apport annuel 113 Taha 2002 a utilis un mod le conceptuel de trois r servoirs dans la partie amont du bassin Awage Il a montr qu environ 15 de la pluie g n re l coulement de surface et le reste constitue la perte par vaporation et recharge de nappe Toutes ces tudes r v lent la baisse du niveau de la nappe phr atique due la surconsommation et le gaspillage par l irrigation Pr sentation du bassin Le bassin Awage se trouve au sud de Damas sud ouest de la Syrie dans une r gion semiaride entre le massif Haramoun en amont et le lac Hijaneh en aval Notre tude se limitera dans la partie amont du bassin jusqu Om Sharatit pour deux raisons la premi re est pour travailler dans la partie p renne de la rivi re Awage coulement quasi permanent la seconde est de s loigner des zones am nag es pour l utilisation agricole Cette partie amont du bassin sera nomm e dans la suite de l
8. 68 dydrology of the Mediterranean and Semiarid Regions Proceedings of an international symposium held at Montpellier April 2003 IANS Publ no 278 2003 La pr diction du comportement hydrologique du bassin Awage en utilisant le mod le WMS Watershed Modelling System AMMAR TAHA amp WAEL MUALLA D partement de G nie de l Eau Facult de G nie Civil Universit de Damas Syrie amartaha ses net org R sum La situation critique dans les r gions arides et semiarides en g n ral et dans l agglom ration damasc ne en particulier nous m ne chercher chacune des go tes d eau et cssayer de l utiliser dans les meilleures conditions La ville de Damas qui compte environ quatre millions d habitants subit une grave d gradation qualitative et quantitative de la ressource en cau Les trois ressources en eau actuellement disponibles ne sont pas suffisantes pour r pondre aux besoins domestiques Ces ressources qui sont la source de Fijeh les puits dans la vall e de Barada et les puits dans la ville de Damas peuvent fournir en t 50 des besoins en eau Le but de ce papier est d tudier une quatri me ressource le bassin versant Awage qui se trouve dans le sud de Damas sud ouest de la Syrie Le travail consiste faire une simulation hydrologique de ce bassin avec le WMS Watershed Modelling System pour comprendre le fonctionnement hydrologique du bassin notamment la gen se de l coulement de surface La variabilit
9. ables c est dire qu on a une contribution identique des deux sous bassins Leurs d bits sp cifiques atteignent une valeur maximale de 7 1 s km Ce comportement semblable des deux bassins confirme la similitude constat e entre les valeurs g omorphologiques pr sent s Tableau 1 Malgr une diff rence dans certains param tres morphologiques Cependant le bassin Arneh a un comportement plus impulsif par rapport aux autres sous bassins ceci peut tre d la longueur maximale d coulement 9 km qui est bien inf rieure aux autres bassins Le d bit sp cifique du bassin progresse plus rapidement pour atteindre une valeur de pic gale environ 101skm Nous remarquons au d but de l averse que le d bit sp cifique du bassin Om Sharatit d marre plus lentement par rapport au d bit des autres bassins mais ce d bit augmente plus rapidement pour atteindre une valeur maximale gale environ 15 1skm 40h apr s le d but d averse bien que les param tres g omorphologiques du bassin aient une influence r gressive sur l hydrogramme Dans ce cas nous pensons que le r le pr dominant dans fa formation de l hydrogramme du bassin Om Sharatit est le type de sol la proportion de surface imperm able et les types de v g tation Nous notons ainsi que la r ponse du bassin Om Sharatit est un peu en retard par rapport aux autres sous bassins Ces param tres ont t pris en compte dans notre mod le par la modification
10. de fa valeur de CN La Fig 4 montre le d bit calcul pour Om Sharatit Arneh et Beit Jin Nous remarquons que le d bit de Om Sharatit est beaucoup plus important que ceux de Arneh et Beit Jin La raison est que la superficie de ce sous bassin est largement sup rieure en plus de ce que nous avons auparavant vu concernant le d bit sp cifique On note que le d bit de pic de Om Sharatit est gal 2 5 m s et pour les autres sous bassins est gal environ 0 4 m s Le mod le a t utilis pour analyser l influence du type de v g tation et du d veloppement urbaine Nous avons calcul l hydrogramme Arneh seulement pour viter la diversification et suivant la disponibilit des observations Nous avons calibr le mod le pour parvenir r duire l erreur relative du volume volume d eau calcul V sur celui observ V 7 20 avant calage et l erreur relative du pic de lhydrographe la valeur maximale calcul e sur celle observ e 20 50 avant calibration La pr diction du comportement hydrologique du bassin Awage en utilisant le mod le WMS 13 D bit m s Lemps heures Fig 4 Hydrogramme des bassins Arneh Beit lin et Awage R le de Ia couverture v g tale Nous avons analys l influence de la modification de la v g tation haute arbres en v g tation basse pineux herbes sur l hydrogramme c est dire l effet de l abattage des arbres privil giant plus au m
11. oins le ruissellement de surface Ceci s exprime math matiquement par la modification de la valeur CN par une autre valeur sup rieure Buit Sin A Bert Tima 4 A H i LE a H ri Debit ms o HR mr Lebt 4 5 TT EU 25 36 35 15 z0 cul 39 35 46 Temps heuroci Temps Genres Ensen Awuge AO N Suus Grssm Cim Share HN 10 1 A j j iz amp f i H i lt M i T x j E N pa RS j A s r E TT N 24 A 2 RS K ri Fire SES f n N SU A ONN Ea 7 ae i 5 ay nd pe d EEE sis acts Ps 16 zO 30 4h 50 0 aD po Turrps heures Tenps gwira Fig 5 Hydrogrammes calcul s par le mod le WMS A sans modification B modification de v g tation C modification de surface imperm able 74 Ammar Taha amp Wacl Mualla La Fig 5 montre les hydrographes calcul es au cas de non modification de la v g tation et apr s la modification de la v g tation ceci pour les sous bassins Beit Jin Beit Tima et Om Sharatit ainsi que pour le bassin Awage Nous remarquons que la modification de la v g tation n influence pratiquement pas l hy drogramme dans sa partie de crue mais elle modifie sa partie de r cession On note aussi que le pic de l hydrogramme devient deux fois plus important et d cal d environ 12 h Influence de d veloppement urbain Une autre variable qui a t analys e est celle du
12. poration et en diminuant l infiltration REFERENCES ACSAD 1998 Banque de donn es sur les ressources en cau en Syrie Centre Arabe pour l ltude des Zones Arides Damas Syrie BOSS Int 1998 http www bossintl com DGIBA 1978 et 1990 Am nagement des bassins Rapport nal Directoral G n ral d Irrigation de Barada et Awage Damas Syrie HEC Overview Guide 1990 Hydrologie Engineer Center US Army corps of Engineers USA JICA 1997 2000 The study in water resources development in the northwestern and central Basins in the SAR Phase I aad phase JI final and support report vol II Damas Syria Taha A 2002 Hydrologie study and conceptua model for Awage watershed J Damascus Univ Engng Sei 8 1 WMS Hydro 1999 Menuet d Utilisation version 2 Brigham Young University Environmental Modeling Research Laboratory Utah USA
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