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Télédétection du manteau neigeux et modélisation de la contribution des eaux de fonte des neiges aux débits des oueds du haut atlas de Marrakech( Télécharger le fichier original )par Abdelghani Boudhar Université Cadi Ayyad - Doctorat National 2009 |
II.2 Sous bassins versants atlasiquesLa chaîne montagneuse du Haut-Atlas marocain est d'environ 60 km de large sur 800 km de long orientée NE-SW. Dans le cadre de cette étude, les sous bassins versants sélectionnés sont les cinq principaux bassins actifs qui alimentent la plaine du Haouz ( Figure ýII ). Ils se situent à quelques dizaines de kilomètres au Sud et à l'Est de la ville de Marrakech entre les latitudes 30°87' à 31°66' Nord et les longitudes 7°22' à 8°67' Ouest. Ils constituent la limite Sud du bassin versant de Tensift, avec d'Ouest en Est, le Nfis, la Rheraya, l'Ourika, le R'Dat et le Zat. II.2.1 Caractéristiques physiographiquesL'analyse de la physiographie et de la géomorphologie d'un bassin versant constitue un élément indispensable pour la compréhension de son fonctionnement hydrologique. Ces caractéristiques ont une importance majeure car elles interviennent, et souvent d'une façon combinée, dans les modalités de l'écoulement superficiel. Les caractéristiques physiques d'un bassin versant influencent fortement sa réponse hydrologique, et notamment le régime des écoulements en période de crue ou d'étiage. Les principales caractéristiques physiographiques utilisées dans cette étude sont extraites à partir d'un MNT (Model Numérique de Terrain) de 90m de résolution. La surface : Correspond à l'aire délimitée par l'ensemble des points les plus hauts qui constituent la ligne de partage des eaux. La surface (A) du bassin versant, exprimée en km2, peut être déterminée à l'aide d'un planimètre ou mieux par les techniques de la digitalisation. Le périmètre : Il représente toutes les irrégularités du contour ou de la limite du bassin versant, il est exprimé en km. Le contour du bassin est constitué par une ligne joignant tous les points les plus élevés. Il n'influence pas l'état d'écoulement du cours d'eau au niveau du bassin versant. Le périmètre peut être mesuré à l'aide d'un curvimètre ou automatiquement par des logiciels. Les altitudes : Ils reflètent la morphologie du bassin versant. L'altitude joue un rôle non négligeable sur l'intensité et sur la nature des précipitations ayant par conséquent un lien avec le débit à l'exutoire du bassin. Les courbes hypsométriques sont un outil pratique pour comparer plusieurs bassins entre eux ou les diverses sections d'un seul bassin. Elles peuvent en outre servir à la détermination de la pluie moyenne sur un bassin versant et donnent des indications quant au comportement hydrologique et hydraulique du bassin et de son système de drainage. La Figure ýII représente une comparaison de la variation des altitudes des cinq sous bassins versants étudiés. C'est une comparaison de la répartition des tranches d'altitudes de 100 mètres en fonction de surface. Cette figure nous fournit une vue synthétique de la pente de l'ensemble des sous bassins versants. On peut constater que les tranches d'altitudes supérieures à 2000 m sont plus représentées dans les trois premiers sous bassins Nfis, Rheraya et Ourika que dans les deux sous bassins de Rdat ou Zat. Egalement, on note que les altitudes supérieures à 3000 m sont plus représentées dans les deux sous bassins de Rheraya et Ourika.
Figure ýII- : Variation des tranches d'altitudes dans les sous bassins versant de Nfis, Rheraya, Ourika, Zat et R'Dat. La pente : La pente des cours d'eau détermine la vitesse avec laquelle l'eau se rend à l'exutoire du bassin et donc le temps de concentration. Elle influence sur l'état d'écoulement du cours d'eau au niveau du bassin versant. En effet, la pente peut se traduire par l'infiltration de l'eau (pour des pentes faibles) ou au contraire un ruissellement de nature torrentielle (pour des pentes fortes) suivant la lithologie des roches rencontrées. Les classes des pentes reparties dans les cinq sous bassins sont représentées dans la Figure ýII . Ces variations des pentes sont très liées aux altitudes. Dans les sous bassin versant les plus élevées (Nfis, Rheraya et Ourika), on note que les classes des pentes les plus répondues sont supérieures à 20 degrés. Par contre, dans les deux sous bassins les moins élevés, les classes des pentes de moins de 20 degrés sont plus représentées que les autres classes.
Figure ýII- : Variation des classes de pente au niveau des sous bassin versant de Nfis, Rheraya, Ourika, Zat et R'Dat. Expositions des versants : Dans le cas du Haut Atlas de Marrakech, il existe un contraste dans la durée de l'ensoleillement et dans l'intensité calorifique des radiations reçues au sol par unité de surface. Ceci est d'autant plus accusé que les pentes des versants sont importantes, où les vallées sont profondes et les versants exposés pour la plupart vers le Nord ou le Nord-Ouest. Ces versants ne reçoivent pas les rayons solaires sous de forts angles d'incidence, et certaines vallées sont dans l'ombre très tôt le soir et assez tard le matin. Les plus profondes perdent même tout ensoleillement pendant quelques semaines en hiver. Cette atténuation du rayonnement solaire permet au sol de conserver longtemps l'humidité et diminue le pouvoir évaporant de l'air. Alors que les versants Sud sont relativement abrités des flux humides du Nord-Ouest, il en résulte des hauteurs de précipitations beaucoup plus faibles et ils font des adrets plus exposés aux rayonnements solaires, ce qui accentue davantage l'aridité. Dans notre étude, ce paramètre est plus déterminant en termes de fonte des neiges. Les graphes de la Figure ýII illustrent les pourcentages des orientations Nord, Est, Sud, et Ouest pour les cinq sous bassin étudiés. On note ici que les expositions Nord sont les plus représentées pour tout les sous bassin versant, et varient entre 27% pour le Nfis et 37% dans le Zat.
Figure ýII- : Répartition des expositions des versants des cinq sous bassin versant de Nfis, Rheraya, Ourika, Zat et R'Dat. N = Nord, E = Est, S = Sud et W=Ouest. L'indice de compacité (KG) : Cet indice nous renseigne sur la forme du bassin versant qui a une grande influence sur l'écoulement global des cours d'eau et surtout sur l'allure de l'hydrogramme à l'exutoire du bassin, résultant d'une pluie donnée. Il est établi en comparant le périmètre du bassin à celui d'un cercle qui aurait la même surface. Il s'exprime par la formule suivante (ROCHE, 1963) ( Équation ýII ): Avec KG : Indice de compacité de Gravelius ; P : Périmètre stylisé en km du bassin versant, mesuré au curvimètre en estompant les irrégularités de la limite réelle qui n'ont aucune influence sur les écoulements. A : Superficie du bassin versant en km2. Cet indice se détermine à partir d'une carte topographique en mesurant le périmètre du bassin versant et sa surface. Il est proche de 1 pour un bassin versant de forme quasiment circulaire et supérieur à 1 lorsque le bassin est de forme allongée. Un bassin versant circulaire est mieux drainé qu'un bassin allongé. Les indices de compacité des bassins versants atlasiques étudiés ici sont supérieurs à 1 ( Tableau ýII ), donc ils ont tous une forme allongée. Le rectangle équivalent ou rectangle de Gravelius : Il correspond à une transformation purement géométrique du bassin versant. Il prend alors une forme rectangulaire tout en gardant la même superficie, le même périmètre, le même indice de compacité et donc par conséquent la même répartition hypsométrique. Dans ce cas, les courbes de niveau deviennent parallèles aux cotés du rectangle équivalent. La climatologie, la répartition des sols, la couverture végétale et la densité de drainage restent inchangées entre les courbes de niveau. Plus un rectangle équivalent est allongé moins il sera drainé. Les dimensions du rectangle équivalent sont déterminées par les formules suivantes (ROCHE, 1963) ( Équation ýII et Équation ýII ). La longueur L et la largeur l sont exprimées par les deux équations ci-dessous: Avec : KG : Indice de compacité de Gravelius A : Superficie du bassin versant en km2 L : Longueur du rectangle équivalent en km l : Largeur du rectangle équivalent en km. Le tracé des droites de niveau du rectangle équivalent découle directement de la répartition hypsométrique cumulée. La densité de drainage : il s'agit de la longueur totale du réseau hydrographique par unité de surface du bassin versant. Elle correspond pour un bassin versant donné de superficie A comme étant la longueur totale des cours d'eau d'ordre quelconque ramenée à la superficie totale A du bassin versant. La densité de drainage est exprimée en km/km2 selon la formule suivante ( Équation ýII ) Avec : Li : Longueur totale des cours d'eau en km A : Superficie du bassin versant en km². La densité de drainage dépend de la géologie (structure et lithologie) des caractéristiques topographiques du bassin versant et, dans une certaine mesure, des conditions climatologiques et anthropiques. En effet, les secteurs situés en zones de roches perméables ont en général des densités de drainage faibles, alors que les secteurs de roches imperméables ont des densités plus élevées. Les conditions climatiques jouent également un rôle important : les climats ayant des précipitations réparties également tout au long de l'année auront des densités de drainage plus faibles que les régions à climat très contrasté comme les zones semi-arides. Les activités humaines ont parfois un rôle important sur l'évolution hydrologique. Cette influence peut avoir un effet régulateur mais aussi un effet accélérateur du ravinement. Les caractéristiques physiographiques précédentes permettent de calculer le temps de concentration de l'eau écoulée dans le bassin versant par la relation suivante ( Équation ýII ) : Avec: TC : temps de concentration en heure S : surface du bassin versant en km² L : longueur du rectangle équivalent en km Hmoy : altitude moyenne du bassin versant en m Hmin : altitude de l'exutoire en m Le temps de concentration représente le temps maximal nécessaire au ruissellement en provenance du point le plus lointain du bassin pour atteindre l'exutoire. Ce temps de concentration est très important pour l'alerte d'un risque de crue dans un bassin versant. A partir des valeurs de TC calculées ( Tableau ýII ), Nous pouvons constater que les bassins versants réagissant le plus vite à de fortes précipitations sont les bassins de l'Ourika et de Rhéraya avec des temps de concentrations de 5h7min et de 4h9min. Les crues, dans ces bassins versants, seront plus dangereuses que dans les autres bassins versants, où les temps de concentrations sont plus élevés. Le tableau ci-dessous ( Tableau ýII ) synthétise les caractéristiques physiographiques des cinq sous bassins versants atlasiques qu'on peut regrouper en deux ensembles: - Les bassins versants des oueds N'Fis, Rhéraya et Ourika avec des altitudes moyenne au dessus de 2000 m et des pentes importantes (pente moyenne de l'ordre de 20 %) laissant présager une fortes érosion et un relief très accentué. Les précipitations devraient être solides sur les hautes altitudes impliquant un écoulement plus important lors de la fonte des neiges. - Les bassins versants des oueds Zat et R'Dat sont plus bas en altitudes (altitude moyenne autour de 1500 m avec des minima en dessous des 1000 m) et ont des pentes moyennes moins importantes (de l'ordre de 14-15 %). Le régime des précipitations devrait être moins influencé par la part des précipitations que les bassins versants précédents. La différence entre ces bassins se fait donc, essentiellement, au niveau des reliefs et des pentes.
Tableau ýII- : Caractéristiques physiographiques des cinq sous bassins versants atlasiques. « L » et «l » sont les Longueurs et les largeurs de rectangle équivalent, « LOG » est la longueur des cours d'eaux principales et « TC » représente le temps de concentration. |
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